KR20210040099A - Prevention of transmission loss of wireless and light signals through the transmissive surface due to weather conditions and operating conditions using active flow control actuators - Google Patents
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Abstract
합성 제트 액추에이터들을 사용하여 다양한 기상 및 환경 컨디션들 하에서 최적의 성능을 유지하기 위하여 광학용 투과 표면들 및 센서 표면들을 세정하기 위한 시스템들 및 방법들. 액추에이터들은 환경 컨디션들에 따라 물 또는 공기의 제트를 방출할 수 있고 액추에이터의 파형, 주파수, 진폭은 표면들을 더 잘 세정하기 위하여 입자 특성들 및 투과 신호 품질에 기초하여 조정될 수 있다.Systems and methods for cleaning optically transmissive surfaces and sensor surfaces to maintain optimal performance under various weather and environmental conditions using synthetic jet actuators. Actuators can emit a jet of water or air depending on environmental conditions and the waveform, frequency, and amplitude of the actuator can be adjusted based on particle properties and transmitted signal quality to better clean the surfaces.
Description
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본 출원은 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/711,037호의 우선권 및 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 참조로 통합된다.This application claims the priority and benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 62/711,037, filed July 27, 2018, the entire contents of which are incorporated by reference.
발명의 분야Field of invention
본 발명은 일반적으로 환경 컨디션들로 인한 투과 표면을 통한 무선 및 광 투과 손실들을 방지하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이고, 특히 하나 이상의 액추에이터들을 사용하여 공기 및/또는 액체의 제트들을 생성하여 표면을 세정하고 투과 표면 상에 축적되었을 수도 있는 임의의 입자들 및 환경 오염물들을 제거하는 것에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to systems and methods for preventing wireless and light transmission losses through a transmissive surface due to environmental conditions, and in particular, by using one or more actuators to create jets of air and/or liquid to And removing any particles and environmental contaminants that may have accumulated on the permeable surface.
최근 수십 년간, 인간 활동을 증대시키도록 의도된 무수한 애플리케이션들에서 광 및 무선 파들을 사용하는, 즉, 다양한 타입들의 센서들을 사용하여 차량들 주위의 물체들을 센싱하고, 광발전 패널들을 사용하여 태양광 에너지를 수확하고, 넓은 주변 커튼 벽들을 사용하여 계속 빌딩 플로어들을 자연스럽게 비추는데 있어서 상당한 발전들이 있었다. 그러한 애플리케이션들의 경우, 통상적으로 (광 또는 레이더가 수신 또는 송신되는) 외부 환경 컨디션들과 신호 및 무선 수신 또는 송신에 관련된 활동이 발생하는 내부 공간 또는 볼륨 사이에 개재하는 표면이 있다.In recent decades, in myriad applications intended to increase human activity, light and radio waves are used, i.e. various types of sensors are used to sense objects around vehicles, and photovoltaic panels are used to generate solar energy. Significant advances have been made in harvesting energy and continuing to naturally illuminate building floors using wide surrounding curtain walls. For such applications, there is typically a surface intervening between external environmental conditions (where light or radar is received or transmitted) and an interior space or volume in which activity related to signal and radio reception or transmission occurs.
그 표면은 보통 투명 또는 반투명이고 유리, 폴리카보네이트, 플라스틱 또는 다른 재료로 제조된다. 대부분의 경우들에서, 그 표면은 외부 환경으로부터의 보호 층으로서 의도된다. 일부 경우들에서, 그 표면은 집중, 반사 등과 같은 신호 수신 및/또는 송신의 역할을 한다.Its surface is usually transparent or translucent and is made of glass, polycarbonate, plastic or other material. In most cases, the surface is intended as a protective layer from the external environment. In some cases, the surface serves to receive and/or transmit signals such as focus, reflection, and the like.
이들 애플리케이션들에서의 주요 관심사는 표면을 통한 다양한 기상 컨디션들 하의 신호 투과를 유지하는 것이다. 표면의 외부 부분을 가로질러 먼지, 눈 및 얼음으로부터의 입자 축적 및 오염은 광 및 레이더 신호들이 그 표면을 통과하는 능력을 상당히 감소시킬 수 있다. 또한, 강수 동안 표면을 가로지른 수막의 형성은 신호를 악화시킬 수 있어, 그 신호는 더 이상 신뢰할 수 없고 그 신호가 반송하는 데이터는 차량 안전을 보장하기 위해 물체 검출과 같은 비전 센서가 맡게 되는 필수 기능들을 수행하는데 더 이상 충분하지 않다.A major concern in these applications is maintaining signal transmission through the surface under various weather conditions. Particle accumulation and contamination from dust, snow and ice across the outer portion of the surface can significantly reduce the ability of light and radar signals to pass through the surface. In addition, the formation of a water film across the surface during precipitation can aggravate the signal, so that the signal is no longer reliable and the data that the signal carries is a must for vision sensors such as object detection to ensure vehicle safety. It is no longer enough to perform the functions.
깨끗한 표면들의 유지가 중요한 하나의 산업은, 자동차를 제어하여 안전하게 내비게이팅하기 위하여 (인간 또는 디바이스들/센서들 중 어느 하나에 의해) 물체들을 검출하는 것이 중요한 자동차 산업이다. 자동차 레이더 센서들은 1980년대에 크루즈 제어 시스템들에서의 사용을 위해 처음 채용되었다. 자동차 레이더 센서들의 사용은 최근에 차량 안전, 효율, 및 경제성을 개선시키기 위하여 AICC (Autonomous Intelligent Cruise Control) 및 CM (Collision Mitigation) 시스템들로 확산되어, 마이크로- 및 밀리미터-파 레이더들을 포함한, 자동차들용의 다양한 타입들의 센서들의 개발을 초래하였다. One industry where the maintenance of clean surfaces is important is the automotive industry where it is important to detect objects (either by humans or devices/sensors) in order to control the vehicle and navigate safely. Automotive radar sensors were first employed in the 1980s for use in cruise control systems. The use of automotive radar sensors has recently spread to AICC (Autonomous Intelligent Cruise Control) and CM (Collision Mitigation) systems to improve vehicle safety, efficiency, and economics, including micro- and millimeter-wave radars. This has resulted in the development of sensors of various types of dragons.
밀리미터-파 레이더 센서들과 유사하게, LiDAR 와 같은 적외선 기반 센서들이 환경 인식을 위해, 특히 요구된 성능 및 실현가능성을 고려하는 것에 의한 적응형 크루즈 제어 (Adaptive Cruise Control; ACC) 시스템을 위해 또한 채용되었다. 적외선 기반 및 밀리미터-파 레이더 센서들 양자 모두는 차량 앞의 타겟들에 대한 범위, 속도 및 각도 정보를 제공한다. 이는 프로젝팅된 차량 경로와 검출된 장애물 포지션들을 상관시키기 위해 차량 동역학 데이터와 함께 사용된다. 결과의 데이터는 차량 스로틀, 브레이크들, 스티어링 및 차량 트랜스미션을 제어하는데 사용된다. ACC 시스템들은 2 개의 차량들 간에 일정한 거리를 유지하기 위하여, 차량의 속도를 앞차의 속도에 따라 적응시킨다. 운전자는 원하는 최대 속도 및 최소 이격 (separation) 을 설정한다. 양자의 센서 시스템들은 주행 차선의 트래픽 컨디션들을 예상하기 위해, 전방의 도로에서 다중 타겟들을 로케이트 및 추적하는데 또한 사용될 수 있다. 현재, 밀리미터-파 및 적외선 기반 센서들의 ACC 시스템 애플리케이션은 안전 옵션이 아닌 편안 및 편의 옵션으로서 마케팅된다. 자동차들에서의 그의 사용과 연관된 안전 위험이 여전히 존재한다. 레이더 및 LiDAR 센서들이 ACC 시스템에 미치는 결정적 영향으로 인해, 개발, 제조, 및 설치의 다양한 스테이지들에서 시스템의 정확한 검증 및 교정을 수행하는 것이 중요하다.Similar to millimeter-wave radar sensors, infrared based sensors such as LiDAR are also employed for environmental awareness, especially for Adaptive Cruise Control (ACC) systems by taking into account the required performance and feasibility. Became. Both infrared-based and millimeter-wave radar sensors provide range, speed and angle information for targets in front of the vehicle. It is used with vehicle dynamics data to correlate the projected vehicle path and detected obstacle positions. The resulting data is used to control the vehicle throttle, brakes, steering and vehicle transmission. ACC systems adapt the vehicle speed according to the speed of the vehicle ahead in order to maintain a constant distance between the two vehicles. The driver sets the desired maximum speed and minimum separation. Both sensor systems can also be used to locate and track multiple targets on the road ahead, to predict traffic conditions in the driving lane. Currently, the ACC system application of millimeter-wave and infrared based sensors is marketed as a comfort and convenience option rather than a safety option. There are still safety risks associated with its use in automobiles. Due to the decisive impact of radar and LiDAR sensors on ACC systems, it is important to perform accurate verification and calibration of the system at various stages of development, manufacturing, and installation.
새로운 세대의 시스템들은 도시 주행 또는 교통 정체 (stop-and-go traffic), 사전 충돌 센싱, 충돌 경고 및 회피 시스템들 (collision warning and avoidance systems; CWAS) 로 ACC 시스템을 확장하기 위해 다중 센서들을 이용한다. 이들은 통상적으로 단거리 애플리케이션들이며 적외선, 비전, 초음파, 및 마이크로-파 레이더를 포함한 다양한 센서 타입들이 사용될 수 있다. 고속도로 ACC 시스템을 넘어서는 대부분의 애플리케이션들의 경우, 다중 센서 시스템들은 장거리 ACC LiDAR 또는 밀리미터-파 레이더 센서들과 함께 사용되어야 한다. 기술들의 조합은 하이-레벨 환경 인식을 달성하고 자율 주행의 목표를 앞당기는 열쇠이다.The new generation of systems uses multiple sensors to extend the ACC system to city driving or stop-and-go traffic, pre-collision sensing, and collision warning and avoidance systems (CWAS). These are typically short-range applications and various sensor types can be used including infrared, vision, ultrasonic, and microwave radar. For most applications beyond highway ACC systems, multiple sensor systems should be used with long range ACC LiDAR or millimeter-wave radar sensors. The combination of technologies is the key to achieving high-level environmental awareness and advancing the goal of autonomous driving.
이들 미래의 안전 지향 애플리케이션들의 대부분은 임의의 교통 및 기상 시나리오에서 환경 인식 센서들의 더 큰 성능 및 신뢰성에 대한 요구들을 증가시키는 것과 연관된다.Most of these future safety-oriented applications are associated with increasing demands for greater performance and reliability of environmentally aware sensors in certain traffic and weather scenarios.
불행히도, 악천후 컨디션들은 CWAS 를 위해 요구되는 대부분의 센서들의 성공적인 동작에 도전과제를 제공한다. 악천후 컨디션들 하에서, CWAS 에 의해 송신 및 수신된 전자기파는 센서의 표면 또는 그 보호 커버링 상에 쌓이는 물질들 및 대기수상체 (hydrometeors) (대기 중의 고체 또는 액체 형태의 물의 입자들) 와 상호작용한다. 대기수상체의 예들은 박무, 비, 진눈깨비, 우박, 눈, 헤일 및 안개를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 센서의 표면 또는 그 보호 커버링 상의 예시적인 예상된 물질들은 물 입자들의 응축, 충돌 및 부착을 통해 형성될 수도 있는, 마른 눈 및 수막들은 물론 모래 및 오물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.Unfortunately, severe weather conditions present a challenge to the successful operation of most sensors required for CWAS. Under bad weather conditions, electromagnetic waves transmitted and received by CWAS interact with substances and hydrometeors (particles of water in solid or liquid form in the atmosphere) that accumulate on the surface of the sensor or its protective covering. Examples of atmospheric water bodies include, but are not limited to, mist, rain, sleet, hail, snow, hale, and fog. Exemplary expected materials on the surface of the sensor or on its protective covering include, but are not limited to, dry snow and water films, as well as sand and dirt, which may be formed through condensation, collision and adhesion of water particles.
상이한 형태들의 물 입자들 (박무, 비, 진눈깨비, 우박, 눈, 헤일 및 안개) 은 적외선 및 밀리미터-파 전파에 동일하지 않게 영향을 미친다. 그 이유는 물 입자들의 흡수 및 전산란 단면적들이 입자 사이즈와 파장 사이의 관계 뿐만 아니라 입자 밀도 및 범위에 의존하기 때문이다.Different types of water particles (mist, rain, sleet, hail, snow, hale and fog) affect infrared and millimeter-wave propagation not equally. The reason is that the absorption and total scattering cross-sectional areas of water particles depend on the particle density and range as well as the relationship between particle size and wavelength.
이들 물 입자들의 거의 모든 사이즈들은 적외선 파장들보다 크다. 그들은 그 결과 적외선 및 가시광 범위에서 최대 산란 단면적들을 산출할 수도 있다. 이는 특히 폭우 및 안개 방울들 같은 밀도가 높은 물 입자들에서, 매우 큰 감쇠 및 후방산란된 신호를 초래한다. 이는 최대 검출 범위를 비슷한 인간 눈의 것으로 제한하는 것 뿐만 아니라 프로세스들을 증가시키는 것에 의해 LiDAR 센서의 성능을 저하시키고, 물 입자들로 인한 관련없는 검출들을 걸러내기 위해 적지 않은 양의 메모리 및 컴퓨테이션 스루풋을 점유한다.Almost all sizes of these water particles are larger than the infrared wavelengths. They may result in maximum scattering cross-sections in the infrared and visible ranges. This results in a very large attenuation and backscattered signal, especially in dense water particles such as heavy rain and fog droplets. This not only limits the maximum detection range to those of a similar human eye, but also degrades the performance of the LiDAR sensor by increasing processes, and a significant amount of memory and computational throughput to filter out irrelevant detections due to water particles. Occupy.
밀리미터-파 범위에서, 4 mm 보다 큰 강우 강도들을 갖는 빗방울들만이 최대 흡수 및 전산란 단면적들을 얻을 수 있다. 이는 강한 비 감쇠 및 후방산란을 도입할 수 있다. 눈 및 헤일의 영향들은 그들의 물 함량이 상당히 달라지기 때문에 정확히 평가하기가 어렵다. 일반적으로, 얼음은 동일 질량의 물보다 훨씬 더 손실이 적고, 마른 눈의 밀리미터-파 감쇠는 따라서 무시해도 될 정도이다. 그러나, 눈이 젖어있으면, 감쇠는 상당히 증가하지만 통상적으로 보통의 비보다 적을 것으로 예상된다.In the millimeter-wave range, only raindrops with rainfall intensities greater than 4 mm can obtain maximum absorption and total scattering cross-sectional areas. This can introduce strong non-attenuation and backscatter. The effects of snow and hale are difficult to accurately assess because their water content varies considerably. In general, ice loses much less than the same mass of water, and the millimeter-wave attenuation of dry snow is thus negligible. However, if the snow is wet, the attenuation increases considerably but is usually expected to be less than the normal ratio.
안테나 또는 그 레이돔 (즉, 렌즈들, 안테나들, 또는 커버들) 의 표면 상의 수막의 경우에 있어서, 특히 밀리미터 파들의 경우, 안테나 렌즈 또는 레이돔의 표면 상의 수분의 정도가 적을수록 파 전파에 악영향을 미치고 밀리미터-파 레이더 동작의 중단을 도입할 수 있다.In the case of a water film on the surface of an antenna or its radome (i.e., lenses, antennas, or covers), especially in the case of millimeter waves, the smaller the degree of moisture on the surface of the antenna lens or radome, the worse the wave propagation is. Insane and millimeter-wave radar motion can be introduced to stop.
LiDAR 렌즈 상의 마른 눈, 모래 및 오물 같은 먼지 물질들은 또한 감쇠 및 회절 현상으로 인해 측정 감도를 손상시킬 수도 있다.Dusty substances such as dry snow, sand and dirt on LiDAR lenses may also impair the measurement sensitivity due to attenuation and diffraction phenomena.
또한, 투과 표면이 백업 카메라가 운전자에게 주변상황을 보여주도록 허용하는 경우에 있어서, 입자들로 너무 차단되는 표면은 카메라가 오작동하게 하여 경고를 트리거링하고 차량을 강제로 정지시킬 수 있다. 차량이 도시 지역들에서와 같이 저속으로 주행하다가 비에 노출되면, 카메라들 뿐만 아니라 다른 센서들은 물을 쓸어내기 위해 차량 모션으로 인한 기류에 의존할 수 없다.Also, in cases where the transmissive surface allows the backup camera to show the driver the surroundings, a surface that is too blocked by particles can cause the camera to malfunction, triggering a warning and forcibly stopping the vehicle. When a vehicle travels at low speeds as in urban areas and is exposed to rain, cameras as well as other sensors cannot rely on the airflow from vehicle motion to sweep the water.
종래 기술에는 이들 표면들 상의 입자 축적을 제거하기 위한 기법들이 존재하지만, 그것들은 모두 한계들이 있다. 예를 들어, 열적 수단에 의한 (즉, 가열기의 사용에 의한) 눈의 제거는 일반적으로 투과 표면 재료의 투과 특성, 그 수명, 세정 시스템 비용, 차량 에너지 소비 프로파일, 및 심지어 승객 안전에 영향을 미칠 수도 있다. 표면을 처리하여 비습윤 (non-wetting) 또는 발수성으로 만듦으로써 수막의 존재로 인한 신호 손실이 상당히 감소될 수도 있다. 이 방법은 마이크로파 공항 감시 레이더 및 위성 통신용 지상 레이더들에 적용될 때 긍정적인 결과들을 보였다. 그러나, 이 방법은 밀리미터-파 레이더를 사용하는 자동차 애플리케이션과 같은 애플리케이션에 적용될 때 단점들을 갖는다. 그러한 환경에서, 빗물은 차량이 작동중일 때 가해진 공기력으로 인해 균일한 막을 형성할 것으로 예상되지 않을 수도 있지만, 좁은 리불렛들 (rivulets) 에서 안테나 및 레이돔 표면들을 빠르게 흘러넘치는 많은 작은 스트릭 (streak) 들을 형성한다. 또한, 얼어붙은 눈 및 진눈깨비는 안테나 또는 레이돔 상에 습한 및/또는 얼룩진 표면을 용이하게 야기할 수도 있다. 그러한 환경 컨디션들 하에서, 발수제 (water repellant) 의 적용 또는 비습윤 표면들의 사용은 그들이 입자들을 효과적으로 제거하지 않고, 높은 마모 (wear and tear) 및 발수제의 경우, 시간 제한된 처리 주기를 갖기 때문에 표면을 불충분하게 세정한다. 추가적으로, 에이징 (aging) 및 더스팅 (dusting) 이 상당한, 차량의 전방 그릴 영역에의 자동차 레이더 센서들의 종래의 배치는, 그러한 발수 재료들에 영향을 준다.There are techniques in the prior art to eliminate particle accumulation on these surfaces, but they all have limitations. For example, removal of snow by thermal means (i.e., by the use of a heater) generally affects the transmission properties of the permeable surface material, its lifespan, cleaning system cost, vehicle energy consumption profile, and even passenger safety. May be. By treating the surface to make it non-wetting or water repellent, the signal loss due to the presence of the water film may be significantly reduced. This method has shown positive results when applied to microwave airport surveillance radars and ground radars for satellite communications. However, this method has disadvantages when applied to applications such as automotive applications using millimeter-wave radar. In such an environment, rainwater may not be expected to form a uniform film due to the aerodynamic force applied while the vehicle is in operation, but in narrow rivullets, many small streaks quickly overflow the antenna and radome surfaces. To form. In addition, frozen snow and sleet may easily cause moist and/or smudged surfaces on the antenna or radome. Under such environmental conditions, the application of a water repellant or the use of non-wetting surfaces makes the surface insufficient because they do not remove particles effectively and, in the case of a high wear and tear, and, in the case of water repellents, have a time-limited treatment cycle. Wash. Additionally, the conventional placement of automotive radar sensors in the vehicle's front grill area, where aging and dusting is significant, affects such water-repellent materials.
이론 및 실험 연구들에 따르면, 적은 양의 습기 (wetness) 가 밀리미터-파 레이더 센서들의 상당한 성능 저하를 야기할 수 있다. 따라서, 이들 센서들의 표면을 습기가 없게 유지할 필요가 있다.According to theoretical and experimental studies, a small amount of moisture can cause a significant performance degradation of millimeter-wave radar sensors. Therefore, it is necessary to keep the surfaces of these sensors free of moisture.
깨끗한 표면들의 유지가 가장 중요한 다른 산업은, 광발전 태양광 패널들의 어레이 상의 표면들이 전기를 효율적으로 생성하기 위하여 깨끗한 상태를 유지해야 하는 태양광 전기 산업이다. 그러나 태양광 에너지 시설들은, 태양열 설비들의 효율을 상당히 저하시킬 수 있는, 바닷물 얼룩, 나뭇잎, 모래, 새 배설물, 및 먼지의 퇴적과 같은, 현장에서 흔히 간과되는 편재하는 실체들에 영향을 받기 쉽다. 최근 연구는 광발전 (PV) 모듈들의 오염 (soiling) 이 야기될 때 성능 손실이 얼마나 큰지를 보여준다. (https://renewablesnow.com/news/dust-pollution-buildup-can-cut-pv-output-by-up-to-35-study-573691/ 참조.) 오염은 태양 복사가 태양광 전지들에 도달하는 것을 방지하는 PV 모듈의 표면 상의 오물, 눈, 및 다른 이물질을 포함한다. 오물 축적은 로케이션과 기상 의존적이다.Another industry where maintenance of clean surfaces is of paramount importance is the solar electricity industry, where surfaces on an array of photovoltaic solar panels must remain clean in order to generate electricity efficiently. However, solar energy installations are susceptible to ubiquitous entities that are often overlooked in the field, such as seawater stains, leaves, sand, bird droppings, and deposits of dust, which can significantly reduce the efficiency of solar installations. Recent research shows how large the performance loss is when the soiling of photovoltaic (PV) modules is caused. ( See https://renewablesnow.com/news/dust-pollution-buildup-can-cut-pv-output-by-up-to-35-study-573691/ .) It contains dirt, snow, and other foreign matter on the surface of the PV module that prevents it from reaching. Dirt accumulation is location and weather dependent.
태양광 모듈들의 동작 수명 동안의 오염은 그들의 전력 생산의 손실을 야기한다. 오물의 축적은, PV 시스템들 효율을 감소시키는 팩터들이 매력적이지 않거나 또는 경제적으로 실현가능하지 않은 대안의 에너지원으로 만들 수 있기 때문에 매우 중요하다.Pollution during the operating life of solar modules causes loss of their power production. The accumulation of dirt is very important because factors that reduce the efficiency of PV systems can make it an unattractive or economically unfeasible alternative energy source.
로컬 현실에 따라, 오염으로 인한 PV 의 전력 생산의 손실은 5.2 내지 17% 의 범위이다. 극단적인 경우들에서, 더 높은 값들이 발생할 수도 있다 (25%). 태양광 모듈들의 정기적인 세정이 따라서 필수적이다. 적절한 표면 세정이 없으면, 태양광 발전소의 성능 및 소유자의 이익은 장기적으로 15-17% 까지 떨어질 수 있다.Depending on the local reality, the loss of PV power production due to pollution ranges from 5.2 to 17%. In extreme cases, higher values may occur (25%). Regular cleaning of the solar modules is therefore essential. Without proper surface cleaning, the performance of a solar power plant and owner's benefit can drop by 15-17% in the long run.
세정하는 비가 희박한, 극도로 그리고 매우 건조한, 모래로 뒤덮인 기후에서, PV 패널들을 세정하지 못하면 훨씬 더 큰 손실을 야기할 수 있다. 태양광 시설 소유자 또는 오퍼레이터는 와이어 저항, 또는 인버터 효율과 같은, 어떠한 구성 특징들도 더 이상 변경할 수 없다. 다시 말해서, PV 패널들을 세정하는 수단으로서의 비에 대한 의존은 효율의 심각한 손실을 야기한다.In a sparse, extremely and very dry, sandy climate where cleaning rains are sparse, failure to clean PV panels can cause even greater losses. The solar facility owner or operator can no longer change any configuration characteristics, such as wire resistance, or inverter efficiency. In other words, the dependence on the ratio as a means of cleaning PV panels causes a serious loss of efficiency.
따라서, 태양광 전지들 상의 표면들을 깨끗하게 유지할 필요가 있다. PV 패널들의 세척을 위한 고압수 또는 스팀 세정 기술들의 사용은 패널들의 외부 층에 대한 손상을 회피하기 위하여 금지된다. 비가 반드시 100% 세정 효과를 제공하는 것은 아니고 비 및 패널 각도들에 따라, 패널의 일부 부분은 완전히 세정되지 않을 수도 있기 때문에, PV 패널들을 효과적으로 세정하기 위해 비에 의존할 수 없다. 추가적으로, PV 패널을 세정할 적절한 시기에 항상 비가 내리는 것은 아닐 수도 있다.Therefore, there is a need to keep the surfaces on solar cells clean. The use of high-pressure water or steam cleaning techniques for cleaning PV panels is prohibited in order to avoid damage to the outer layer of the panels. Since the rain does not necessarily provide a 100% cleaning effect and depending on the rain and panel angles, some part of the panel may not be completely cleaned, we cannot rely on the rain to effectively clean the PV panels. Additionally, it may not always rain at the right time to clean the PV panels.
투과 표면을 통한 투과율 (transmissibility) 에 영향을 미치는 투과 표면에서의 동적 컨디션들 (즉, 간섭들의 타입들) 에 적응할 수 있는 적응형 시스템에 대한 요구도 존재한다.There is also a need for an adaptive system capable of adapting to the dynamic conditions (ie, types of interferences) at the transmissive surface that affect the transmissibility through the transmissive surface.
액티브 플로우 제어 액추에이터들 (예컨대 합성 제트들, 플라즈마 제트들, 및 다른 타입들) 은 일 주파수 또는 주파수-범위에서 불안정한 공기 제트를 생성한다. 불안정한 제트들은 열 전달, 혼합, 및 스프레이 제어와 같은 공기 수송 애플리케이션들에서, 압축된 공기 액추에이터들, 팬들, 블로어들 및 다른 안정된 형태들의 공기 공급기에 비해, 소용돌이들 및 다른 플로우 패턴들로 구성된, 훨씬 더 효율적인 구조를 갖는 것으로 보여져 왔다. (http://www.cds.caltech.edu/~murray/courses/cds101/fa04/caltech/collis-etal-pas-2004.pdf 참조.)Active flow control actuators (such as synthetic jets, plasma jets, and other types) produce an unstable air jet at one frequency or frequency-range. Unstable jets are much more composed of swirls and other flow patterns, compared to compressed air actuators, fans, blowers and other stable types of air supply, in air transport applications such as heat transfer, mixing, and spray control. It has been shown to have a more efficient structure. ( See http://www.cds.caltech.edu/~murray/courses/cds101/fa04/caltech/collis-etal-pas-2004.pdf .)
통상적으로, 그러한 액추에이터들은 블러프 바디형 형상 (bluff body-like shape) (에어포일, 날개, 풍력 터빈 블레이드, 차량 스포일러, 빌딩 난간 등) 주위의 기류를 개선하는 수단으로서 사용되고 독립형 디바이스로서 사용되지 않는다. 둘째, 지금까지 이들의 사용은 에어-본 (air-born) 현상을 다루기 위하여 공기를 편항시키는데 사용되었다. 액추에이터들의 보다 상세한 논의는 미국 특허 제9,567,017호에서 확인될 수 있으며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합된다.Typically, such actuators are used as a means to improve airflow around a bluff body-like shape (airfoil, blades, wind turbine blades, vehicle spoilers, building railings, etc.) and are not used as standalone devices. . Second, until now, their use has been used to deflect air to deal with the air-born phenomenon. A more detailed discussion of actuators can be found in U.S. Patent No. 9,567,017, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
공기 또는 액체의 제트들을 생성하기 위한 액추에이터들 중 하나 또는 어레이의 사용을 통해 표면들을 세정하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다.Systems and methods are provided for cleaning surfaces through the use of an array or one of actuators to create jets of air or liquid.
실시형태들에서, 액추에이터들은 투과 표면으로부터 직접 입자들을 제거하는 로컬 공기 제트를 생성한다. 액추에이터들이 이동 차량들에 사용되는 실시형태들에서, 로컬 공기 제트는 차량의 모션의 결과로서 투과 표면을 가로질러 통과하는 기류와 상호작용한다. 그 결과, 고속도로 속도에서, 액추에이터 공기 제트와 인입 기류 사이의 시너지는, 투과 표면이 액추에이터 공기 제트 또는 인입 기류에만 노출될 경우에 비해 세정 성능을 더욱 개선한다.In embodiments, the actuators create a local air jet that removes particles directly from the permeable surface. In embodiments where actuators are used on moving vehicles, the local air jet interacts with the airflow passing across the transmissive surface as a result of the vehicle's motion. As a result, at highway speeds, the synergy between the actuator air jet and the incoming air stream further improves the cleaning performance compared to when the permeable surface is exposed only to the actuator air jet or the incoming air stream.
본 발명은 액추에이터들을 사용하는 신규한 방식들을 제시한다. 본 발명의 실시형태들에 따르면, 액추에이터들은, (1) 투과 표면을 통한 광학 성능을 개선하기 위해 물 또는 다른 입자들을 제거하는데 사용되고; (2) 제어 피드백 루프의 부분으로서 또는 기계적으로 비전 센서들과 통합되거나 또는 그에 부착되고; 그리고 (3) 그들의 온도, 및 릴리즈 각도를 제어하는 수단과 결합된다.The present invention presents novel ways of using actuators. According to embodiments of the present invention, actuators are used to (1) remove water or other particles to improve optical performance through the transmissive surface; (2) as part of the control feedback loop or mechanically integrated with or attached to the vision sensors; And (3) their temperature, and combined with means for controlling the release angle.
실시형태들에서, 액추에이터 전력 진폭, 파형 및 주파수는 강수, 수성 (water-based) 및 먼지 타입 입자들과 같은 환경 팩터들 및 투과 표면에 야기된 간섭에 의해 알려진다. 바람직한 실시형태에서, 차량 또는 비전 센서가 투과 표면을 통한 투과 품질을 불충분한 것으로 식별한 경우, 어느 한쪽은 송신 신호 품질이 미리결정된 임계치보다 높게 증가할 때까지 투과 표면을 세정하기 위해 세정 시스템을 활성화할 것이다.In embodiments, the actuator power amplitude, waveform and frequency are known by environmental factors such as precipitation, water-based and dust type particles, and interference caused to the transmissive surface. In a preferred embodiment, if the vehicle or vision sensor identifies the transmission quality through the transmission surface as insufficient, either activates the cleaning system to clean the transmission surface until the transmission signal quality increases above a predetermined threshold. something to do.
본 발명의 예시적인 실시형태에서, 시스템은, 하나 이상의 표면들을 세정하고 입자들 및 환경 오염물들을 제거하여 그들의 광 및 에너지 투과 특성들이 다양한 환경 컨디션들 하에서 유지되도록 하기 위하여 공기의 하나 이상의 제트들을 생성함으로써 차량의 부분인 하나 이상의 표면들을 세정하기 위해 제공된 적어도 하나의 액추에이터를 포함한다.In an exemplary embodiment of the invention, the system creates one or more jets of air to clean one or more surfaces and remove particles and environmental contaminants so that their light and energy transmission properties are maintained under various environmental conditions. And at least one actuator provided for cleaning one or more surfaces that are part of the vehicle.
일 실시형태에서, 시스템은 하나의 액추에이터로 구성된다. 다른 실시형태에서, 액추에이터들의 어레이가 사용된다. 액추에이터들의 어레이가 사용되는 실시형태들에서, 액추에이터들은 전압, 액추에이션 주파수와 같은 동일한 입력들로 동작되거나, 또는 각각의 액추에이터가 차량 상의 그 로케이션, 세정을 맡게 되는 비전 센서의 요건들, 제거하도록 요구되는 입자들의 타입 및 로컬 기류 컨디션들에 기초한 상이한 입력들을 수신하도록 서로 별도로 동작될 수 있다. 예를 들어, 시스템이 적어도 하나의 루프 장착 LiDAR 및 후방 차량 범퍼에 장착된 적어도 하나의 후방 카메라로 구성되면, 각각의 액추에이터는 루프와 후방 범퍼 사이의 기류 컨디션들의 차이로 인해 이동 중일 때 상이한 입력들을 수신하고 정지해 있을 때는 동일한 입력을 수신할 것이다.In one embodiment, the system consists of one actuator. In another embodiment, an array of actuators is used. In embodiments where an array of actuators are used, the actuators are either operated with the same inputs such as voltage, actuation frequency, or require that each actuator be removed from its location on the vehicle, the requirements of the vision sensor to be responsible for cleaning. It can be operated separately from each other to receive different inputs based on the local airflow conditions and the type of particles being used. For example, if the system consists of at least one roof mounted LiDAR and at least one rear camera mounted on a rear vehicle bumper, each actuator will receive different inputs when moving due to the difference in airflow conditions between the roof and the rear bumper. When it is received and stopped, it will receive the same input.
실시형태들에서, 액추에이터들은 합성 제트 액추에이터들 또는 다른 액티브 플로우 제어 액추에이터들을 포함할 수도 있다. 액추에이터들은 표면들을 세정하기 위해 공기 제트들을 전달하는 독립형 액추에이터들일 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 액추에이터들은 물일 수도 있는 액체, 또는 더 추운 기후에서의 사용을 위해 바람직하게는 결빙 온도가 예상된 외기 컨디션들보다 낮은 액체와 결합되어, 가압된 공기 및 액체를 제공할 수도 있다. 실시형태들에서, 액추에이터 또는 액추에이터들은 제빙 (de-icing) 과 같은 애플리케이션들 위해 공기 및/또는 액체 온도를 변화시키기 위해 가열 및 냉각 엘리먼트들과 결합하여 사용된다.In embodiments, the actuators may include synthetic jet actuators or other active flow control actuators. Actuators may be standalone actuators that deliver air jets to clean the surfaces. In other embodiments, the actuators may be combined with a liquid, which may be water, or, for use in colder climates, preferably with a liquid having a freezing temperature lower than the expected ambient conditions, to provide pressurized air and liquid. . In embodiments, an actuator or actuators are used in combination with heating and cooling elements to change air and/or liquid temperature for applications such as de-icing.
실시형태들에서, 액추에이터는 광학 표면 상에 놓인 액적들을 효과적으로 제거하는 소용돌이 구조를 갖는 공기 제트를 생성하도록 동작된다. 수행된 실험들은 액추에이션 주파수와 액적 사이즈 간에 관계가 있음, 즉 상이한 액적 사이즈들이 연관된 액추에이션 주파수들로 더 효과적으로 제거될 수 있음을 입증하였다. 다시 말해서, 소정의 주파수에서의 공기 제트는 상이한 주파수에서의 더 강한 공기 제트에 비해 액적들을 제거하는데 있어서 더 효과적일 수도 있다.In embodiments, the actuator is operated to create a jet of air having a swirling structure that effectively removes droplets lying on the optical surface. The experiments performed have demonstrated that there is a relationship between the actuation frequency and the droplet size, ie different droplet sizes can be more effectively eliminated with the associated actuation frequencies. In other words, an air jet at a given frequency may be more effective in removing droplets than a stronger air jet at a different frequency.
바람직한 실시형태에서, 다중 환경 컨디션들을 다루기 위하여, 센서 세정 시스템은 표준 앞유리 와이퍼 시스템과 유사한 방식으로 기류 및 물 스프레이를 결합하고, 마이크로유체 노즐은 앞유리에 물을 스프레이하여 진흙 및 먼지와 같은 매질을 부드럽게 하는 한편 와이퍼들은 기계적으로 임의의 잔류물을 제거할 뿐만 아니라 물 스프레이로부터 앞유리를 건조시킨다. 유사하게, 센서 세정 시스템은 공기 제트와 물 스프레이, 뿐만 아니라 그 둘 간을 효과적으로 동기화하는 능력을 결합한다. 이 효율은 합성 제트 액추에이터가 이들 "건식" 및 "습식" 모드들 양자 모두를 생성하는데 사용되는 방식으로 인한 것이다. 합성 제트 액추에이터는 세정될 광학 표면 바로 옆에 로케이트된, 일체형의, 펌프, 압력 레귤레이터 및 노즐로서 작용한다. 표면 부근은 중력으로 또는 저압으로 액추에이터에 물을 제공하는 로컬 소형 물 저장소를 사용하여 물 공급이 가능하다. 물은 액추에이터에 공급된다 (캐비티, 어댑터로, 광학 표면 바로 위에 또는 노즐로부터 소정 거리를 두고 릴리즈됨). 합성 제트 액추에이터는 "건식" 및 "습식" 모드들 간에 스위칭한다. 공기 제트가 계속적으로 분사되는 동안, 액추에이터로의 물 공급을 제한하는 것에 의해 스위치가 인에이블된다. 이는 물 컨테이너의 밸브를 제어함으로써 수행된다. "습식" 모드로 스위칭할 경우, 밸브는 개방되어 물이 컨테이너로부터 릴리즈되고 공기 제트에 의해 스프레이된다. 효과적으로 스프레이하는 것은 물이 공기 제트에 의해 분사되게 되는 (합성 제트 액추에이터 노즐로부터의) 거리, 파형 및 액추에이션 주파수와 같은 여러 파라미터들에 의존한다.In a preferred embodiment, to handle multiple environmental conditions, the sensor cleaning system combines airflow and water spray in a manner similar to a standard windshield wiper system, and the microfluidic nozzle sprays water on the windshield to prevent media such as mud and dust. While softening the wipers mechanically remove any residue as well as dry the windshield from water spray. Similarly, the sensor cleaning system combines an air jet and a water spray, as well as the ability to effectively synchronize the two. This efficiency is due to the way synthetic jet actuators are used to create both these “dry” and “wet” modes. The synthetic jet actuator acts as an integral, pump, pressure regulator and nozzle located right next to the optical surface to be cleaned. Water supply is possible using a local small water reservoir that provides water to the actuator by gravity or at low pressure near the surface. Water is supplied to the actuator (released with a cavity, adapter, directly above the optical surface or at a distance from the nozzle). The synthetic jet actuator switches between "dry" and "wet" modes. While the air jet is continuously injected, the switch is enabled by limiting the water supply to the actuator. This is done by controlling the valve of the water container. When switching to "wet" mode, the valve is opened so that water is released from the container and sprayed by a jet of air. Effective spraying depends on several parameters such as the distance (from the synthetic jet actuator nozzle), the waveform and the actuation frequency, at which the water will be sprayed by the air jet.
추가 실험들은 파형 (사인, 사다리꼴, 사각형), 변조 주파수, 듀티 사이클 등과 같은 신호 컨디셔닝 파라미터들이, 합성 제트 액추에이터가 얼마나 잘 표면을 세정하는지에 영향을 준다는 것을 밝혀냈다. 예를 들어, 급격한 상승 슬로프를 갖는 사다리꼴 파형을 사용하는 것은, 액추에이터 노즐 부근의 작은 액적들을 짧은 거리 및 시간 주기에 걸쳐 더 큰 액적들로 합체하는 것을 돕는 강한 공기 폭발 (burst of air) 을 제공한다. 합체 (coalescence) 는 액적들을 제거하는 열쇠이다. 이는 광학 표면을 가로질러 더 큰 액적들을 수송하는 것이 더 작은 액적들을 제거하는 것에 비해 더 용이하기 때문에 세정 성능에 유익하다.Further experiments revealed that signal conditioning parameters such as waveform (sine, trapezoid, square), modulation frequency, duty cycle, etc., influence how well the synthetic jet actuator cleans the surface. For example, using a trapezoidal waveform with a steep rising slope provides a burst of air that helps to coalesce small droplets near the actuator nozzle into larger droplets over short distances and time periods. . Coalescence is the key to removing droplets. This is beneficial for cleaning performance because transporting larger droplets across the optical surface is easier compared to removing smaller droplets.
본 발명의 하나의 양태는 투과 표면 상의 입자를 여기시키는 공기 제트 구조들의 타입에 영향을 미치기 위해 액추에이션 주파수를 변조한다. 이들 구조들은 입자 및 투과 표면과 상호작용하고 그들을 진동하게 한다. 물방울과 같은 입자들이 그들의 구조, 밀도, 콘택 각도 등에 기초하여 다양한 주파수들에서 공기 제트 구조들에 의해 여기된다는 것이 밝혀졌다.One aspect of the present invention modulates the actuation frequency to affect the type of air jet structures that excite particles on the transmission surface. These structures interact with the particles and the transmissive surface and cause them to vibrate. It has been found that particles such as water droplets are excited by air jet structures at various frequencies based on their structure, density, contact angle, etc.
50-1500 Hz 의 범위의 액추에이션 주파수들은 차량 스프레이 스플래시 (0.01 mm 또는 파인) 내지 앞유리에 부딪치는 폭우 (4 mm 또는 코어스) 의 범위의 액적들의 사이즈들을 나타내는 0.01 mm 와 4 mm 사이의 액적 직경 사이즈들과 상이하게 상호작용하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 1040 Hz 에서의 공기 제트들은 360 Hz 에서의 공기 제트에 비해 4 mm 액적들을 더 잘 제거한다 (양자 모두 동일한 액추에이터, 파형, 및 전압을 사용하여 동작함). 0.01 mm (파인) 액적들을 제거하기 위해, 360 Hz 공기 제트는, 1040 Hz 공기 제트가, 더 큰 속도를 갖는다는 점에서 더 강하다는 사실에도 불구하고 1040 Hz 의 공기 제트를 능가한다.Actuation frequencies in the range of 50-1500 Hz are droplet diameters between 0.01 mm and 4 mm, representing the sizes of droplets in the range of vehicle spray splash (0.01 mm or fine) to heavy rain (4 mm or coarse) striking the windshield. It has been shown to interact differently with sizes. For example, air jets at 1040 Hz remove 4 mm droplets better than air jets at 360 Hz (both operate using the same actuator, waveform, and voltage). To remove 0.01 mm (fine) droplets, the 360 Hz air jet surpasses the 1040 Hz air jet despite the fact that the 1040 Hz air jet is stronger in that it has a larger velocity.
또한, 펄스 파 변조 (PWM) 신호 (캐리어 f=360 Hz 변조 f=30 Hz, 50% 듀티 사이클) 와 순수 사인 파형 (f=360 Hz) 을 비교할 때 전자가 후자의 전력의 절반을 소비한다는 사실에도 불구하고 유사한 액적 제거 성능이 달성된다는 것이 추가로 밝혀졌다. 공기 제트의 보다 갑작스런 펄스는 공기 제트와 투과 표면 사이의 콘택 포인트 바로 옆에서 발견된 액적들 간의 합체를 촉진하는 경향이 있다는 것이 밝혀졌다. 일단 액적들이 합체되고 사이즈가 커지면, 투과 표면을 가로질러 더 큰 거리에 걸쳐 그들을 더 빠르게 수송하기가 더 용이하다.Also, when comparing a pulse wave modulated (PWM) signal (carrier f=360 Hz modulated f=30 Hz, 50% duty cycle) and a pure sine wave (f=360 Hz), the fact that the former consumes half of the power of the latter. It has been further found that similar droplet removal performance is achieved despite this. It has been found that the more sudden pulses of the air jet tend to promote coalescence between the droplets found right next to the point of contact between the air jet and the permeable surface. Once the droplets coalesce and grow in size, it is easier to transport them faster over a larger distance across the permeable surface.
실시형태들에서, 시스템은 적어도 전력 공급 유닛, 제어 유닛, 액추에이션 유닛, 물 공급 유닛, 소프트웨어 및 패키징을 포함한다. 실시형태들에서, 액추에이션 유닛은 공기 제트 온도를 제어하기 위한 가열 및 냉각 엘리먼트들, 액추에이터, 어댑터를 포함한다. 실시형태들에서, 물 공급 유닛은, 컨테이너, 어댑터, 액추에이터, 그 부근으로 또는 투과 표면 또는 그 부근에 물을 공급하기 위한 도관 (conduit) 을 포함한다.In embodiments, the system includes at least a power supply unit, a control unit, an actuation unit, a water supply unit, software and packaging. In embodiments, the actuation unit includes heating and cooling elements, actuators, and adapters for controlling the air jet temperature. In embodiments, the water supply unit includes a container, an adapter, an actuator, a conduit for supplying water to or near the permeate surface.
실시형태들에서, 액추에이션 유닛은 독립형 유닛으로서 패키징된다. 액추에이션 유닛이 자동차 상의 비전 센서와 관련하여 사용되는 실시형태에서, 액추에이션 유닛은 차량 상의 자동차 부분에 통합되거나 또는 그 패키징의 부분으로서 비전 센서에 통합될 수 있다.In embodiments, the actuation unit is packaged as a standalone unit. In embodiments in which the actuation unit is used in connection with a vision sensor on a vehicle, the actuation unit may be integrated into the automotive part on the vehicle or may be integrated into the vision sensor as part of its packaging.
실시형태들에서, 본 시스템의 액추에이터들은 차량 또는 센서 인클로저들에 장착되어 다음의 표면들 중 하나 이상을 깨끗하게 유지한다: (1) 커버 비전 및 포지션 센서들 (예컨대, 레이더, LiDAR, 카메라들 등) 및 (2) 차량 (예컨대, 지상, 해상, 및 공중 차량들) 에 장착된 액추에이터들을 사용한 비전 지원 디바이스들 (예컨대 거울들 및 앞유리들). 바람직한 실시형태에서, 센서들은 세정 시스템에 경고하여 동작을 시작 또는 중지할 것을 명령하는 비전 센서 진단 코드들 또는 디바이스들의 사용을 통해 동적으로 제어된다. 다른 실시형태에서, 액추에이터들은 차량 전자 제어 유닛 (ECU) 에 의해 제어된다. ECU 는 센서 세정 성능에 전용되거나 또는 다른 차량 활동에 전용될 수 있다.In embodiments, the actuators of the system are mounted to the vehicle or sensor enclosures to keep one or more of the following surfaces clean: (1) Cover vision and position sensors (e.g., radar, LiDAR, cameras, etc.) And (2) vision assist devices (eg mirrors and windshields) using actuators mounted on a vehicle (eg, land, sea, and aerial vehicles). In a preferred embodiment, the sensors are dynamically controlled through the use of devices or vision sensor diagnostic codes that warn the cleaning system and instruct it to start or stop operation. In another embodiment, the actuators are controlled by a vehicle electronic control unit (ECU). The ECU can be dedicated to sensor cleaning performance or can be dedicated to other vehicle activities.
차량 외에, 당업자는 액추에이터로 세정될 수 있는 표면이 디바이스에 대한 광 및 에너지 투과 특성들을 유지하기 위하여 세정을 요구하는 임의의 표면일 수 있음을 인정할 것이다. 예를 들어, 표면은 태양광 어레이에서의 PV 전지의 표면일 수도 있다.Besides vehicles, those skilled in the art will appreciate that the surface that can be cleaned with the actuator can be any surface that requires cleaning to maintain light and energy transmission properties for the device. For example, the surface may be the surface of a PV cell in a solar array.
세정될 표면은 다양한 정도의 투명도를 가질 수도 있고, 유리, 폴리카보네이트 등과 같은 다양한 재료들로 제조될 수도 있다. 표면은 환경 컨디션들로부터 디바이스를 보호하기 위한 커버와 같은 상이한 목적들을 제공하거나, 집중, 반사 등과 같은 광학적 특징들을 부가하거나, 또는 미적 또는 스타일링 목적들을 위해 기능할 수도 있다.The surface to be cleaned may have varying degrees of transparency, and may be made of various materials such as glass, polycarbonate, and the like. The surface may serve different purposes, such as a cover to protect the device from environmental conditions, add optical features such as focus, reflection, etc., or may function for aesthetic or styling purposes.
세정되는 표면이 차량의 부분인 실시형태들에서, 그 표면은 차량의 외부의 부분 또는 차량에 추가되는 표면일 수도 있다. 디바이스의 부분으로서, 표면은 LiDAR 렌즈, 카메라 렌즈, 레이더 안테나 렌즈, LiDAR 레이돔, 레이더 레이돔, 디바이스 인케이스먼트 또는 디바이스의 광학 성능에 영향을 주는 임의의 컴포넌트일 수도 있다. 표면은 또한 이동 플랫폼의 물체 및 환경 컨디션들 검출 및 인식, 맵핑, 지오로케이션, 및 내비게이션을 위해 기능하는 디바이스의 표면일 수도 있다. 디바이스는 센서, 예컨대, 레이더, LiDAR, 카메라 또는 감각 입력 또는 출력으로서 광, 무선 및 전자기 파들을 사용하거나 또는 안테나 렌즈와 같은 그 성능의 부분으로서 광학에 의존하는 임의의 다른 디바이스일 수도 있다.In embodiments where the surface to be cleaned is part of a vehicle, the surface may be a portion external to the vehicle or a surface added to the vehicle. As part of the device, the surface may be a LiDAR lens, a camera lens, a radar antenna lens, a LiDAR radome, a radar radome, a device encasement, or any component that affects the optical performance of the device. The surface may also be the surface of a device that functions for object and environmental conditions detection and recognition, mapping, geolocation, and navigation of the mobile platform. The device may be a sensor, such as a radar, LiDAR, camera, or any other device that uses optical, radio and electromagnetic waves as sensory input or output, or relies on optics as part of its performance, such as an antenna lens.
실시형태들에서, 시스템은 물체들을 식별하고 안전하게 주행하는데 충분한 해상도에서 이미지 선명도를 막는 비, 결빙, 염분, 눈 축적 등 동안의 액적 축적과 같은 여러 이슈들을 겪게 되는 카메라 (즉, 전방, 백업 등) 의 투과 표면을 세정하는데 사용된다.In embodiments, the system is a camera (i.e., forward, back-up, etc.) that suffers from several issues such as droplet accumulation during rain, freezing, salt, snow accumulation, etc. preventing image clarity at a resolution sufficient to identify objects and drive safely. It is used to clean the permeable surface of.
실시형태들에서, 시스템은 플랫폼의 전력 공급부 (배터리) 에 의해 또는 보조 전력 공급 유닛을 통해 전기적으로 전력공급된다.In embodiments, the system is electrically powered by a power supply (battery) of the platform or through an auxiliary power supply unit.
실시형태들에서, 시스템은 프로그램을 사용하여 전자적으로 다양한 시스템 부분들에 명령하는 제어기에 의해 제어된다. 프로그램은 시스템에 의해, 시스템 외부적으로, 또는 양자의 조합으로 제공된 입력들을 사용한다. 제어기는 원하는 성능을 달성하기 위하여 시스템, 차량, 사용자 선호도, 및 환경 컨디션들에 기초하여 시스템의 성능을 적응시킨다. 시스템에 대한 입력들은 풍속 및 방향, 차량 속도, 센서 감도 및 액적 사이즈를 포함한다. 제어기는 시스템 진단 데이터 및 시스템 입력 및 출력 데이터를 무선으로 레코딩 및 브로드캐스트한다.In embodiments, the system is controlled by a controller that commands various system parts electronically using a program. The program uses inputs provided by the system, externally to the system, or a combination of both. The controller adapts the performance of the system based on the system, vehicle, user preferences, and environmental conditions to achieve the desired performance. Inputs to the system include wind speed and direction, vehicle speed, sensor sensitivity and droplet size. The controller wirelessly records and broadcasts system diagnostic data and system input and output data.
실시형태들에서, 제어기는 (루프 전면, 루프 측면, 전방 범퍼 및 후방 범퍼와 같은) 차량을 가로지른 상이한 로케이션들에서 다중 비전 센서 타입들 (예컨대 LIDAR, 레이더, 및 카메라들) 의 세정에 전용된 다중 액추에이터들에 커맨드들을 제공한다. 각각의 센서 전용 액추에이션 유닛은, (비, 진흙, 슬러시와 같은) 상이한 입자들, 공기역학 컨디션들 및 성능 요건들에 노출되기 때문에 비전 센서 요건들을 다루기 위하여 (액추에이션 주파수, 파형, 진폭 및 타이밍과 같은) 다른 커맨드들을 요구한다.In embodiments, the controller is dedicated to cleaning of multiple vision sensor types (such as LIDAR, radar, and cameras) at different locations across the vehicle (such as the roof front, roof side, front bumper and rear bumper). It provides commands to multiple actuators. Each sensor-dedicated actuation unit is exposed to different particles (such as rain, mud, slush), aerodynamic conditions, and performance requirements to address vision sensor requirements (actuation frequency, waveform, amplitude and timing). Other commands).
제어기는 ECU, 비전 센서 관련 디바이스들 등에 기초하여 각각의 액추에이터에 상이한 커맨드들을 제공한다. 다른 실시형태에서, 제어기는 이들 커맨드들을 생성하기 위해 시스템 프로그램에 의존한다. 이 실시형태에서, 제어기는 차량 및 센서들로부터 데이터를 수신하여 차량, 환경, 및 비전 센싱 입력들에 기초하여 세정 요건들을 확립한다. 제어기는 또한 차량 로케이션의 지오펜싱 및 지리공간 법적 요건들에 기초한 커맨드들을 제공한다. 그러한 요건들은 적용가능한 운전법들에 기초하여 물체 검출 범위 및 품질, 차량 속도, 가시성 및 다른 파라미터들의 타입을 지시한다.The controller provides different commands to each actuator based on the ECU, vision sensor related devices, and the like. In another embodiment, the controller relies on a system program to generate these commands. In this embodiment, the controller receives data from the vehicle and sensors to establish cleaning requirements based on the vehicle, environment, and vision sensing inputs. The controller also provides commands based on geofencing and geospatial legal requirements of the vehicle location. Such requirements dictate the type of object detection range and quality, vehicle speed, visibility and other parameters based on applicable driving methods.
제어기는 물 공급 유닛에 입력을 제공하고, 액추에이터는 소정의 밀도 및 확산의 물 스프레이를 생성하고 투과 표면으로부터 입자들을 효과적으로 및 물-효율적으로 제거하기 위하여 공기 제트와 제공된 물의 양을 동기화한다. 실시형태들에서, 제어기는 입자 밀도 (예컨대, 얼음, 슬러시, 눈), 주위 온도 및 타겟 디프리징 시간에 기초하여 공기 제트의 온도를 제어하기 위해 액추에이터, 어댑터, 또는 패키징에 통합된 가열 엘리먼트들에 데이터를 제공한다. 다른 실시형태에서, 제어기는 사전프로그래밍된 룩업 테이블에 따라 동작된다. 센서 세정 시스템은 광학 표면의 세정 성능을 최적화하기 위해 환경 및 액추에이션 파라미터들 간의 이들 관계들을 커플링한다. 실시간 입력 또는 프로그래밍된 룩업 테이블에 기초하여, 제어기 및 소프트웨어는 광학 관련 입력들 (예컨대 투과 표면을 통한 투과율) 에 더하여 강수 컨디션들 (예컨대 액적 사이즈), 주행 컨디션들 (예컨대 차량 속도), 옆바람 및 다른 환경 파라미터들에 응답하여 주파수, 진폭, 파형 등과 같은 액추에이션 특성들을 수정한다.The controller provides an input to the water supply unit, and the actuator synchronizes the amount of water provided with the air jet to create a water spray of the desired density and diffusion and effectively and water-efficiently remove particles from the permeate surface. In embodiments, the controller is configured to control the temperature of the air jet based on particle density (e.g., ice, slush, snow), ambient temperature, and target defreezing time. Provide the data. In another embodiment, the controller is operated according to a preprogrammed lookup table. The sensor cleaning system couples these relationships between environmental and actuation parameters to optimize the cleaning performance of the optical surface. Based on real-time input or a programmed lookup table, the controller and software, in addition to optical-related inputs (e.g. transmission through a transmissive surface), precipitation conditions (e.g. droplet size), driving conditions (e.g. vehicle speed), side wind and other It modifies actuation characteristics such as frequency, amplitude, waveform, etc. in response to environmental parameters.
실시형태들에서, 센서 세정 시스템은 차량 장착 비전 센서들을 위한 인에이블러로서 기능한다. 이와 같이, 바람직한 실시형태에서, 센서 세정 시스템은 비전 센서의 패키징 내에 통합되어, 비전 센서로부터 커맨드들을 수신한다.In embodiments, the sensor cleaning system functions as an enabler for vehicle mounted vision sensors. As such, in a preferred embodiment, the sensor cleaning system is integrated within the packaging of the vision sensor to receive commands from the vision sensor.
실시형태들에서, 제어기는 프로그램 설정들을 변경할 수 있는 사용자 인터페이스를 포함한다.In embodiments, the controller includes a user interface through which program settings can be changed.
하나의 실시형태에서, 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위한 시스템은, 차량에 장착되고, 차량 비전 센서로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛, 차량에 장착되고, 차량에 근접한 환경 센서 데이터를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 환경 센서를 갖는 센서 세정 유닛 센서, 센서 세정 유닛 센서로부터 환경 센서 데이터를 수신하고 수신된 환경 데이터에 기초하여, 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 포함한다.In one embodiment, a system for cleaning the surface of a vehicle vision sensor comprises a sensor cleaning unit mounted on the vehicle and having at least one actuator configured to direct a fluid jet with the vehicle vision sensor, mounted on the vehicle, and mounted on the vehicle. A sensor cleaning unit sensor having at least one environmental sensor configured to capture adjacent environmental sensor data, receiving environmental sensor data from the sensor cleaning unit sensor and controlling at least one actuator of the sensor cleaning unit based on the received environmental data And a cleaning electronic control unit configured to determine at least one of a driving frequency and a driving amplitude for.
실시형태들에서, 환경 센서는 겉보기 풍속 및 풍향을 결정하도록 구성된 기류 센서 또는 강수 센서 중 적어도 하나를 포함한다. 실시형태들에서, 강수 센서는 강수 이벤트 동안 빗방울 사이즈들의 직경을 결정하도록 구성된다.In embodiments, the environmental sensor comprises at least one of an airflow sensor or a precipitation sensor configured to determine an apparent wind speed and wind direction. In embodiments, the precipitation sensor is configured to determine the diameter of raindrop sizes during a precipitation event.
바람직한 실시형태에서, 세정 제어 유닛은 0.01 mm 의 빗방울 직경 사이즈들에 대한 360 Hz 내지 4 mm 의 빗방울 직경 사이즈들에 대한 1040 Hz 의 범위의 구동 주파수를 설정한다. 실시형태들에서의 액추에이터는 펄스 파 변조를 사용하여 동작하고 실시형태들에서 센서 세정 유닛에 연결된 수원 (water source) 을 포함하고, 여기서 세정 전자 제어 유닛은 수신된 환경 데이터에 기초하여, 센서 세정 유닛의 액추에이터에 사용하기 위한 수원으로부터의 물 또는 외기 중 하나를 선택하도록 추가로 구성된다.In a preferred embodiment, the cleaning control unit sets a driving frequency in the range of 360 Hz for raindrop diameter sizes of 0.01 mm to 1040 Hz for raindrop diameter sizes of 4 mm. The actuator in embodiments operates using pulse wave modulation and in embodiments comprises a water source connected to the sensor cleaning unit, wherein the cleaning electronic control unit is based on the received environmental data, the sensor cleaning unit. It is further configured to select either water or outside air from the water source for use in the actuator of the.
실시형태에서, 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위한 시스템은, 차량에 장착되고, 차량 비전 센서로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛 및 차량 비전 센서 투과 표면을 통한 투과 신호의 방해의 양을 표시하는 비전 센서 투과 표면 방해 레벨 데이터를 차량 비전 센서로부터 수신하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 포함하고, 여기서 세정 전자 제어 유닛은, 투과 신호의 방해의 양이 미리결정된 임계치를 초과하는 경우, 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정한다.In an embodiment, a system for cleaning a surface of a vehicle vision sensor includes a sensor cleaning unit mounted on a vehicle and having at least one actuator configured to direct a fluid jet to the vehicle vision sensor and a transmission signal through the vehicle vision sensor transmission surface. A cleaning electronic control unit configured to receive from the vehicle vision sensor the vision sensor transmission surface interference level data indicating the amount of interference of the cleaning electronic control unit, wherein the cleaning electronic control unit comprises: the amount of interference of the transmitted signal exceeds a predetermined threshold. In this case, at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of the sensor cleaning unit is determined.
본 발명은 또한, 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위한 방법을 포함하고, 그 방법은: (1) 차량에 장착된 센서 세정 유닛 센서로부터 차량에 근접한 환경 센서 데이터를 캡처하는 단계; (2) 세정 전자 제어 유닛에 의해, 차량에 장착된 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하는 단계; 및 (3) 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위해 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터에 의해 유체 제트를 생성하는 단계를 포함한다.The invention also includes a method for cleaning a surface of a vehicle vision sensor, the method comprising: (1) capturing environmental sensor data in proximity to the vehicle from a sensor cleaning unit sensor mounted on the vehicle; (2) determining, by the cleaning electronic control unit, at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of a sensor cleaning unit mounted on the vehicle; And (3) generating a fluid jet by at least one actuator of the sensor cleaning unit to clean the surface of the vehicle vision sensor.
다른 실시형태들에서, 본 발명은 광발전 태양광 패널의 표면을 세정하기 위한 시스템을 포함하고, 그 시스템은, 광발전 태양광 패널의 주변 에지에 장착되고, 광발전 태양광 패널로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛; 광발전 태양광 패널과, 또는 세정 시스템과 연관된 에너지 저장 측정 디바이스와 연관된 제어 유닛으로부터 광발전 패널들의 방해를 표시하는 전기 생성 효율 데이터를 수신하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 포함하고, 그 세정 전자 제어 유닛은, 생성 효율의 양이 미리결정된 임계치 아래로 내려가는 경우, 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정한다.In other embodiments, the present invention includes a system for cleaning the surface of a photovoltaic solar panel, the system being mounted to a peripheral edge of the photovoltaic solar panel and applying a jet of fluid to the photovoltaic solar panel. A sensor cleaning unit having at least one actuator configured to face; A cleaning electronic control unit configured to receive electricity generation efficiency data indicative of disturbance of the photovoltaic panels from a photovoltaic solar panel and a control unit associated with an energy storage measurement device associated with the cleaning system, the cleaning electronic control unit When the amount of production efficiency falls below a predetermined threshold, determine at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of the sensor cleaning unit.
실시형태들에서, 액추에이터는 유체 제트의 온도를 제어하기 위하여 적어도 하나의 가열 엘리먼트를 포함한다. 액추에이터는 또한, 배수시설 (drainage) 및 사용하지 않을 때 오염물들이 액추에이터에 들어가는 것을 방지하기 위해 노즐을 개방 또는 차단하기 위한 전기 제어식 노즐 커버를 포함할 수도 있다.In embodiments, the actuator includes at least one heating element to control the temperature of the fluid jet. The actuator may also include an electrically controlled nozzle cover to open or close the nozzle to prevent drainage and contaminants from entering the actuator when not in use.
실시형태들에서, 액추에이터에는, 유체 제트와 결합될 경우, 물 스프레이를 생성하는 물이 공급된다. 액추에이터는 차량 장착 비전 센서 주위를 360 도 감싸는 투과 표면으로부터 입자들을 제거하기 위하여 전동 플레이트 (motorized plate) 상에 또는 하에 장착될 수도 있다. 실시형태들에서 액추에이터는 또한 투과 표면의 둘레 주위를 회전할 때 유체 제트를 생성하고 회전하는 플레이트는 투과 표면에 들러붙은 입자들에 의한 비전 차단에 직면하는 투과 표면의 둘레를 가로지른 로케이션들에 유체 제트를 포지셔닝하기 위하여 비전 센서들, 세정 시스템 또는 차량 시스템 중 하나 이상과 연관된 전자 제어 유닛에 의해 제어된다.In embodiments, the actuator is supplied with water that, when combined with a fluid jet, creates a water spray. The actuator may be mounted on or under a motorized plate to remove particles from the transmissive surface that wraps 360 degrees around the vehicle mounted vision sensor. In embodiments the actuator also creates a jet of fluid as it rotates around the perimeter of the permeable surface and the rotating plate moves fluid to locations across the perimeter of the permeable surface facing vision blockage by particles adhering to the permeable surface. It is controlled by an electronic control unit associated with one or more of the vision sensors, the cleaning system or the vehicle system to position the jet.
실시형태들에서, 액추에이터는 비전 센서와 통합되고 유체 제트는 공기역학, 광학, 환경 또는 다른 이유들을 위해 비전 센서를 커버하기 위해 곡면으로서 형상화되는 투과 표면을 통해 채널링된다.In embodiments, the actuator is integrated with the vision sensor and the fluid jet is channeled through a transmissive surface that is shaped as a curved surface to cover the vision sensor for aerodynamic, optical, environmental or other reasons.
실시형태들에서, 센서 세정 유닛은 2 개의 유체 제트 노즐들을 포함하고, 여기서 하나의 물 노즐이 물의 릴리즈를 위해 2 개의 유체 제트 노즐들 사이에 로케이트되어, 유체 제트 노즐들로부터 분배된 유체 제트들이 물 노즐로부터의 물과 결합되어 물 스프레이를 생성하도록 구성된다. 실시형태들에서, 2 개의 유체 제트들은, 각각의 공기 제트가 교번 방식으로 상이한 시간에 최대 진폭에 도달하도록 상이한 전압 진폭으로 각각 동작된다.In embodiments, the sensor cleaning unit comprises two fluid jet nozzles, wherein one water nozzle is located between the two fluid jet nozzles for release of water, so that the fluid jets dispensed from the fluid jet nozzles are It is configured to combine with water from the water nozzle to create a water spray. In embodiments, the two fluid jets are each operated with a different voltage amplitude such that each air jet reaches its maximum amplitude at a different time in an alternating manner.
실시형태들에서, 물이 물 노즐을 통해 릴리즈되는 플로우 레이트는 측방향 모션을 갖는 물 스프레이를 생성하기 위하여 2 개의 유체 제트들의 피크 전압 진폭과 동기화된다.In embodiments, the flow rate at which water is released through the water nozzle is synchronized with the peak voltage amplitude of the two fluid jets to create a water spray with lateral motion.
본 발명의 범위 내에서, 본 발명이 표면을 통한 최적의 투과율을 유지하기 위해 세정을 필요로 하는 임의의 표면 상에서의 사용을 위해 적용가능한 것으로 예상된다. 또한, 투과 표면은 지상, 해상, 공중 또는 외계 차량과 같은 이동 플랫폼 상에 있을 수도 있을 것으로 예상된다. 투과 표면은 몇가지만 예로 들자면, 보안 및 교통 안전 비전 센서들 (카메라들), 에너지 평가 및 모니터링 비전 센서들 (풍력 발전 지역 내의 LiDAR), 제조 프로세스들 최적화 및 품질 제어 (예컨대 비디오 분석을 위한 IR, 열 카메라들) 와 같은 정지식 플랫폼들일 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및 PV 전지들에의 사용에 더하여, 본 발명은 또한, 지구 상, 우주 내 환경 모니터링을 위해, 그리고 달, 화성 및 다른 외계 탐험들을 위해 사용되는 센서 스테이션 같은 정지식 및 이동식 센서들에의 사용을 위해; 속도 카메라들, 출입국관리 비전 센서들, 보안 카메라들, 모니터링 및 비디오 분석을 위한 산업 프로세스에 사용되는 비전 센서들과 같은 정지식 센서를 위해; 수트 및 헬멧과 같은 웨어러블; 자동차 앞유리; 유지 및 접근성이 어려운 빌딩의 글레이즈드 표면들에서의 비전 센서들을 위해; 그리고 위성의 에너지 수확 표면들 (예컨대 PV 호일 (foil) 들 및 세일 (sail) 들) 을 위해 적용될 수도 있다.Within the scope of the present invention, it is contemplated that the present invention is applicable for use on any surface requiring cleaning to maintain optimal transmittance through the surface. It is also expected that the transmissive surface may be on a mobile platform such as a ground, sea, air or alien vehicle. Transmissive surfaces are a few, but include security and traffic safety vision sensors (cameras), energy evaluation and monitoring vision sensors (LiDAR in wind power areas), manufacturing processes optimization and quality control (e.g. IR for video analysis, Thermal cameras). For example, in addition to use in vehicles and PV cells, the present invention also provides stationary and mobile devices such as sensor stations used for environmental monitoring on Earth, in space, and for moon, Mars and other extraterrestrial expeditions. For use with sensors; For stationary sensors such as speed cameras, immigration vision sensors, security cameras, vision sensors used in industrial processes for monitoring and video analysis; Wearables such as suits and helmets; Car windshield; For vision sensors on glazed surfaces of buildings that are difficult to maintain and access; And it may be applied for the energy harvesting surfaces of the satellite (eg PV foils and sails).
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들의 다음의 상세한 설명에서 설명되거나, 그로부터 명백하다.These and other features of the invention are set forth in, or are apparent from, the following detailed description of various exemplary embodiments of the invention.
본 발명의 특징들 및 이점들은 다음의 도면들과 함께 취해질 때 본 발명의 예시적인 실시형태들의 다음의 상세한 설명을 참조하여 더 충분히 이해될 것이며, 여기서:
도 1 은 자동차 비전 센서와 관련하여 사용되는 본 발명의 센서 세정 시스템의 실시형태를 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 2 는 본 발명의 센서 세정 시스템의 컴포넌트인, 센서 세정 유닛의 실시형태를 예시하는 개략적 다이어그램이다.
도 3a 는 본 발명의 실시형태에 따른 곡면을 갖는 비전 센서에 사용되는 센서 세정 유닛의 예시이다.
도 3b 는 본 발명의 실시형태에 따른 편평한 표면을 갖는 비전 센서에 사용되는 센서 세정 유닛의 예시이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d 는 본 발명의 실시형태들에 따른 편평한 표면을 갖는 비전 센서에 사용될 경우의 센서 세정 유닛의 다양한 공기 및 물 스프레이 구성들을 예시한다.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 실시형태에 따른 자동차들과 관련하여 사용되는 센서 세정 유닛 및 비전 센서의 패키징 구성들을 예시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c 는 본 발명의 실시형태들에 따른 360 도 비전 센서에 사용될 경우의 센서 세정 유닛을 예시한다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따른 이동 차량과 관련하여 사용되는 센서 세정 시스템 통합 구성들의 예시이다.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 따른 이동 차량과 관련하여 사용되는 센서 세정 시스템의 동작의 개략적 예시이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e 및 도 9f 는 본 발명의 실시형태들에 따른 액추에이터를 사용한 물방울 사이즈와 액추에이션 주파수 사이의 의존성을 예시한다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e 는 본 발명의 실시형태들에 따른 액추에이터를 사용한 공기 제트들과 다양한 직경들의 물방울들 사이의 상호작용을 예시한다.
도 11 은 본 발명의 실시형태에 따른 광발전 패널과 관련하여 사용된 광발전 세정 시스템의 예시이다.
일반적인 관례에 따르면, 도면들의 다양한 피처들/엘리먼트들은 일정 비율로 그려지지 않을 수도 있음이 강조된다. 반면, 다양한 피처들/엘리먼트들의 치수들은 명료화를 위해 임의적으로 확장되거나 감소될 수도 있다.Features and advantages of the invention will be more fully understood with reference to the following detailed description of exemplary embodiments of the invention when taken in conjunction with the following drawings, wherein:
1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a sensor cleaning system of the present invention used in connection with an automotive vision sensor.
2 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a sensor cleaning unit, which is a component of the sensor cleaning system of the present invention.
3A is an illustration of a sensor cleaning unit used for a vision sensor having a curved surface according to an embodiment of the present invention.
3B is an illustration of a sensor cleaning unit used in a vision sensor having a flat surface according to an embodiment of the present invention.
4A, 4B, 4C and 4D illustrate various air and water spray configurations of a sensor cleaning unit when used in a vision sensor having a flat surface according to embodiments of the present invention.
5A and 5B illustrate packaging configurations of a sensor cleaning unit and a vision sensor used in connection with automobiles according to an embodiment of the present invention.
6A, 6B and 6C illustrate a sensor cleaning unit when used in a 360 degree vision sensor according to embodiments of the present invention.
7 is an illustration of sensor cleaning system integrated configurations used in connection with a mobile vehicle according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic illustration of the operation of a sensor cleaning system used in connection with a mobile vehicle according to an embodiment of the present invention.
9A, 9B, 9C, 9D, 9E and 9F illustrate the dependence between the droplet size and actuation frequency using an actuator according to embodiments of the present invention.
10A, 10B, 10C, 10D and 10E illustrate the interaction between air jets and water droplets of various diameters using an actuator according to embodiments of the present invention.
11 is an illustration of a photovoltaic cleaning system used in connection with a photovoltaic panel according to an embodiment of the present invention.
It is emphasized that, according to general convention, various features/elements in the drawings may not be drawn to scale. On the other hand, the dimensions of various features/elements may be arbitrarily expanded or reduced for clarity.
처음에 도 1 을 참조하면, 본 발명의 센서 세정 시스템 (100) 의 실시형태를 예시하는 개략적 다이어그램이 도시된다. 센서 세정 시스템 (100) (SCS) 은 전자 전력 공급 유닛 (101) (EPSU), 세정 전자 제어 유닛 (102) (CECU), 및 센서 세정 유닛 (103) (SCU) 으로 구성된다. EPSU (101) 및 CECU (102) 는 비전 센서 (VS) (105) 의 투과 표면 (104) 을 세정하기 위하여 SCU (103) 에 각각 전력 및 신호를 제공한다.Referring initially to FIG. 1, a schematic diagram illustrating an embodiment of the
예를 들어, SCS (100) 가 CECU (102) 로부터 투과 표면 (104) 의 세정을 시작할 필요성을 표시하는 입력을 수신하는 바람직한 실시형태에서, EPSU 는 SCU (103) 로 전송할 전력의 양을 조절한다. CECU (102) 는 차량 전자 제어 유닛 (VECU) (도시되지 않음) 또는 VS 전자 제어 유닛 (VSECU) (도시되지 않음) 으로부터 수신하는 입력에 따라 어떤 타입의 신호를 출력할지를 결정한다.For example, in a preferred embodiment where the
실시형태의 구현을 예시하기 위해, 하나의 예에서, 차량은 폭우 (약 4 mm 직경의 액적 사이즈) 동안 고속도로에서 50 mph 의 속도로 이동하고 있다. 차량의 경로에 장애물이 있는 경우 차량이 제동하는데 충분한 시간을 제공하기 위해, 루프 장착 LiDAR 은 소정의 시야를 가로질러 소정의 검출 거리를 유지한다. 시야, 검출 거리 및 일반적으로 물체들을 검출하는 능력이 (종종 검출되는 물체들 상의 더 적은 포인트들로 트랜슬레이트하는 신호 강도의 감소로 인해) 요구된 임계치 아래로 내려가는 경우, 전자 제어 유닛 (차량의, 비전 센서 또는 세정 시스템) 은 4 mm 액적들을 제거하는데 있어서 가장 효과적인 것으로 테스트 및 발견된 소정의 액추에이션 주파수에서 동작할 것을 액추에이터에 명령한다.To illustrate the implementation of the embodiment, in one example, the vehicle is moving at a speed of 50 mph on the highway during heavy rain (drop size of about 4 mm diameter). In order to provide enough time for the vehicle to brake if there is an obstacle in the vehicle's path, the roof mounted LiDAR maintains a predetermined detection distance across a predetermined field of view. If the field of view, the detection distance and the ability to detect objects in general fall below the required threshold (often due to a decrease in signal strength that translates to fewer points on the objects being detected), the electronic control unit (of the vehicle, Vision sensor or cleaning system) instructs the actuator to operate at a predetermined actuation frequency that has been tested and found to be most effective in removing 4 mm droplets.
다른 예에서, 더 이상 폭우가 내리지 않을 수도 있지만, 투과 표면은 지나가는 차량들로부터의 스프레이 스플래시 (약 0.01 mm 액적 사이즈) 에 의해 커버될 수 있다. 이전의 강우 이벤트로부터의 액적 사이즈의 변화는 센서에 의해 검출되고 액추에이션 주파수를 더 효과적인 더 작은 액적들인 것으로 발견된 다른 주파수로 변경하라는 명령이 이슈된다.In another example, heavy rain may no longer fall, but the transmission surface may be covered by a spray splash (about 0.01 mm droplet size) from passing vehicles. A change in droplet size from a previous rainfall event is detected by the sensor and an instruction to change the actuation frequency to another frequency found to be more effective smaller droplets is issued.
SCU (103) 에 전력을 제공하기 위해, EPSU (101) 는 배터리 또는 제너레이터와 같은, 차량에 독립적인 전력원으로부터, 또는 차량 배터리로부터 (양자 모두 도시되지 않음) 전력을 수신할 수도 있다. SCU 에 데이터를 제공하기 위해, CECU 는 차량 전자 제어 유닛 (VECU) 또는 VS 전자 제어 유닛 (VSECU) 으로부터 데이터를 수신한다. EPSU 및 CECU 는 도 1 에 도시된 바와 같은 단일 SCU, 또는 동시에 SCU들의 어레이 (도시되지 않음) 를 동작할 수 있다.To provide power to
도 2 는 SCU (103) 에서 확인된 바와 같은, 센서 세정 유닛을 포함하는 서브시스템들에 대한 상세를 제공한다. SCU 는 EPSU (240) 로부터 전력을, 그리고 CECU (250) 로부터 데이터를 수신한다. SCU 는 액추에이터 (200), 가열 엘리먼트 (210) 및 물 스프레이 유닛 (220) 을 포함한다. 실시형태들에서, 가열 엘리먼트 (210) 는 투과 표면의 디프리징 프로세스를 가속화하기 위하여 액추에이터 외측의 노즐을 통해 방출된 온도를 높이는데 사용된다. 액추에이터 (200) 는 동작하지 않는 동안 액추에이터로 들어간 입자들 (예컨대 물 또는 녹은 얼음) 을 배출하기 위한 배수 개구 (204) 를 포함한다. 노즐 커버 (203) 는 오염물들이 액추에이터에 들어가는 것을 방지하기 위해 동작하지 않을 때 노즐 (201) 을 커버한다.2 provides details of subsystems including a sensor cleaning unit, as identified in
실시형태들에서, SCU 가 계합되는 (engaged) 경우, EPSU (240) 는 비전 센서 (VS) (230) 의 투과 표면 (231) 으로 향한 공기 제트 (202) 를 생성하기 위해 액추에이터 (200) 에 전력공급한다. 공기 제트 (202) 는 투과 표면 (231) 으로부터 입자들을 제거한다. 실시형태들에서, CECU 는 물 스프레이 유닛 (220) 을 활성화하기 위해 신호를 SCU 로 전송한다. 그 시나리오에서, EPSU (240) 는 물 스프레이 (222) 를 생성하기 위해 물 공급 도관 (221) 을 통해 액추에이터 (200) 근처의 개구로 물을 공급하는 물 스프레이 유닛 (220) 에 전력공급한다. 투과 표면 (231) 에 물 스프레이 (222) 를 제공함으로써, SCU 는 공기 제트 (202) 그 자체를 사용하여 효과적으로 씻어내지 못할 수도 있는 먼지, 진흙, 얼음 등과 같은 입자들을 투과 표면 (231) 으로부터 씻어낸다. 물 스프레이 (222) 와 공기 제트 (202) 간을 교번함으로써, SCU 는 기존 차량의 앞유리 와이퍼와 물 스프레이의 결합된 기능 같이, 투과 표면에서 습식 및 건식 입자들을 모두 제거할 수 있다.In embodiments, when the SCU is engaged, the
실시형태들에서 (도시되지 않음), SCU 는 공기 제트 (202) 및 물 스프레이 (222) 를 생성하기 위해 한 쌍 또는 더 많은 액추에이터들을 포함한다. CECU (250) 는 주파수, 파형, 듀티 사이클, 온/오프, 및 전력 진폭과 같은 액추에이터 (200) 파라미터들을 제어한다. CECU (250) 는 온/오프, 및 플로우 레이트와 같은 물 스프레이 유닛 (220) 파라미터들을 제어한다. 물 스프레이는 물과 공기 제트 (202) 간의 결합이 물 스프레이 (222) 를 생성하는 노즐 (201) 로 물을 가져오는 물 도관 (221) 에 물을 제공한다.In embodiments (not shown), the SCU includes a pair or more actuators to create an
도 2 에서 사용되고 있지 않은 것으로 도시된 어댑터 (260) 는 공기 제트 (202) 의 원래의 아티큘레이션 (articulation) 이 투과 표면 (231) 에 대한 SCU 포지셔닝 제약들로 인해 투과 표면 (231) 상의 입자 제거에 최적이 아닌 실시형태들에서 사용될 수 있다. 그러한 시나리오에서, 어댑터 (260) 는 공기 제트 (202a) 가 입자들을 제거하기 위한 최적의 각도로 (어댑터 (260) 와 함께 사용되고 있는 것으로 도시되지 않은) 투과 표면 (231) 에 도달하기 위하여 어댑터 (260) 를 통해 방향전환 (redirect) 되도록 액추에이터 (200) 에 부착된다. 그러한 실시형태에서, 공기 제트 (202a) 의 각도는 최적의 각도가 얻어질 때까지 어댑터 (260) 를 통한 채널링을 통해 수정될 수도 있다.The
다른 경우들에서, 어댑터 (260) 는 투과 표면 (231) 의 더 큰 영역을 커버하기 위해 제트 확산 각도와 같은 공기 제트 (202) 의 다른 파라미터들에 영향을 미치는데 사용된다. 어댑터 (260) 의 사용을 통한 확산 각도는 또한, 최적의 각도에 도달할 때까지 어댑터 (260) 의 채널링의 사용을 통해 유사하게 조정될 수 있다.In other cases, the
어댑터 (260) 로 물 스프레이가 생성되고 있는 실시형태들에서 (도시되지 않음), 물 스프레이 (222a) (개략적으로 도시됨) 는 물을 도관 (221) 을 통해 그 내부 채널을 혼합 챔버로서 사용하여 어댑터로, 또는 노즐 (201) 과 마찬가지로, 그 개구 바로 옆으로 제공하여, 물과 공기 제트 (202a) 를 결합하여 물 스프레이 (222a) 를 생성함으로써 생성된다.In embodiments in which a water spray is being created with adapter 260 (not shown),
도 3a 로 넘어가면, 센서 세정 유닛이 곡면을 갖는 비전 센서에 사용되는 실시형태가 도시된다. 실시형태들에서, 비전 센서 (320) 의 투과 표면 (321) 은 공기역학, 광학, 환경 또는 다른 목적들을 위해 곡면으로서 형상화된다. 그러한 실시형태에서, 액추에이터 (300) 의 노즐 (301) 은 공기 제트 (310) 가 투과 표면 (321) 을 가로지른 입자 제거를 달성하기 위해 투과 표면 (321) 을 커버하도록 채널링되도록 투과 표면 (321) 에 통합될 수도 있다. 실시형태들에서, 액추에이터 (300) 는 비전 센서 (320) 의 패키징에 통합되고 그 사이즈는 비전 센서 (320) 의 사이징에 의해 제시된 제약들에 의해 좌우될 수도 있다. 실시형태들에서 (도시되지 않음), 액추에이터 (300) 는 독립형 SCU 의 부분일 수도 있고 비전 센서 (320) 에 통합되지 않을 수도 있다. 액추에이터 및 비전 센서가 패키징을 공유하는 실시형태들에서, 액추에이터는 특정 비전 센서에 전용될 가능성이 있다. 그 경우에서, CECU 및 VSECU 는 동일하고 비전 센서는 세정 프로세스의 동작을 직접 제어한다. 다시 말해서, 액추에이터는 비전 센서의 부분이고, 비전 센서는 그 동작을 명령하기 위해 전력 및 데이터를 제공한다.Turning to FIG. 3A, an embodiment in which the sensor cleaning unit is used in a vision sensor having a curved surface is shown. In embodiments, the
도 3b 로 넘어가면, 센서 세정 유닛이 편평한 표면을 갖는 비전 센서에 사용되는 실시형태가 도시된다. 이 실시형태에서, 액추에이터 (300) 는 비전 센서 (320) 의 패키징 외부에 로케이트된다. 다른 실시형태들에서 (도시되지 않음), 액추에이터 (300) 는 비전 센서 (320) 의 패키징에 통합될 수도 있다. 액추에이터 (300) 의 동작으로 넘어가면, 액추에이터 (300) 는 비전 센서 (320) 가 차량의 안전을 유지하도록 요구되는 방식으로 물체들을 검출할 수 있도록 입자들이 없는 상태로 투과 표면 (321) 을 유지하기 위하여 공기 제트 (310 및 311) 를 생성한다. 일 실시형태에서, 입자들 (350) 은 투과 표면 (321) 에 접근하고 그 표면에 들러붙는다. 이 경우에서, 액추에이터 (300) 는 입자들 (351) 을 투과 표면에서 멀리 불어날리는 것에 의해 제거하는 노즐 (301) 을 통한 공기 제트 (310) 를 생성한다. 액추에이터 (300) 는 강수, 수성 및 먼지 타입 입자들 및 투과 표면에 야기된 간섭과 같은 다양한 환경 팩터들에 기초하여 SCU 에 의해 계합될 수 있다 (도시되지 않음). 대안적인 실시형태에서, 액추에이터 (300) 는 시간지정된 사이클로, 또는 다른 실시형태에서 연속적인 듀티 사이클로 액추에이팅하도록 프로그래밍될 수 있다.Turning to FIG. 3B, an embodiment in which a sensor cleaning unit is used in a vision sensor having a flat surface is shown. In this embodiment, the
액추에이터 (300) 가 연속적인 듀티 사이클로 동작하는 대안적인 실시형태에서 (도시되지 않음), 액추에이터 (300) 는 노즐 (301) 을 통해 공기 제트 (311) 를 생성한다. 공기 제트 (311) 는 입자들 (352) 이 투과 표면 (321) 에 도달하지 않도록 입자들 (352) 을 투과 표면 (321) 에 도달하지 않도록 편향시키는 공기 커튼을 생성하기 위해 투과 표면 (321) 으로부터 멀어지게 된다. 이 실시형태에서, 공기 제트 (311) 는 추가적인 액추에이터에 의해 생성된다. 그러한 실시형태에서, 각각의 액추에이터는 상이하게 향하게 될 것이다. 하나의 액추에이터는 투과 표면으로 향하게 될 것이고 두번째 액추에이터는 0-45 도의 각도로 투과 표면으로부터 멀어지게 될 것이다.In an alternative embodiment (not shown) in which the
도 4a 내지 도 4d 는 본 발명의 실시형태들에 따른 편평한 표면을 갖는 비전 센서에 사용될 경우의 센서 세정 유닛의 공기 및 물 스프레이 구성들의 다양한 구성들을 예시한다.4A-4D illustrate various configurations of air and water spray configurations of a sensor cleaning unit when used in a vision sensor having a flat surface according to embodiments of the present invention.
도 4a 에 도시된 실시형태에서, 물은 노즐 (401a) 을 통해 릴리즈된다. 공기 제트 (404a) 는 노즐 (403a) 을 통해 액추에이터 (400) 에 의해 생성된다. 공기 제트 (404a) 가 노즐 (401a) 을 통한 물과 결합되는 경우, 비전 센서 (410) 의 투과 표면 (411) 을 세정하기 위하여 물 스프레이 (402a) 를 생성한다. 실시형태들에서, 공기 제트 (404a) 는 물 스프레이 (402a) 의 특성들, 예컨대 그의 확산, 거리 및 입자 사이즈를 수정하기 위하여 CECU 에 의해 제어된다.In the embodiment shown in Fig. 4A, water is released through the
도 4b 에 도시된 실시형태에서, 물은 공기 제트들 (403b 및 405b) 사이에 로케이트된, 노즐 (401b) 을 통해 릴리즈된다. 공기 제트들 (404b 및 406b) 은 각각 노즐들 (403b 및 405b) 을 통해 액추에이터 (400) 에 의해 생성된다. 공기 제트들 (404b 및 406b) 이 노즐 (401b) 을 통한 물과 결합되는 경우, 비전 센서 (410) 의 투과 표면 (411) 을 세정하기 위하여 물 스프레이 (402b) 를 생성한다. 이 실시형태에서, 공기 제트들 (404b 및 406b) 은 각각의 공기 제트가 교번 방식으로 상이한 시간들에 최대 진폭에 도달하도록 상이한 전압 진폭 및 위상 각도 차이로 동작된다. 실시형태에서, 위상 각도는 0 내지 180 도의 범위이고 전압은 20 내지 200 Vrms 의 범위이다. 바람직한 실시형태에서, 물이 노즐 (401b) 을 통해 릴리즈되는 플로우 레이트는 측방향 모션 컴포넌트가 없는 경우에 비해 입자 제거 능력을 개선시키는 것으로 도시된 측방향 모션 (407b) 을 갖는 물 스프레이 (402b) 를 제공하기 위하여 공기 제트들 (404b 및 406b) 중 일방 또는 양방의 피크 전압 진폭과 동기화된다.In the embodiment shown in FIG. 4B, water is released through a
도 4c 에 도시된 실시형태에서, 공기 제트 (404c) 는 비전 센서 (410) 의 투과 표면 (411) 으로부터 입자들을 제거하기 위하여 노즐 (403c) 을 통해 액추에이터 (400) 에 의해 생성된다. 실시형태들에서, 액추에이터 (400) 및 그 대응하는 공기 제트 (404c) 는 SCU 를 포함하는 액추에이터들의 더 큰 어레이의 부분일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4C, an
도 4d 에 도시된 실시형태에서, 물 스프레이 (402d) 는 비전 센서 (410) 의 투과 표면 (411) 으로부터 입자들을 제거하기 위하여 노즐 (401d) 을 통해 액추에이터 (400) 에 의해 생성된다. 이 경우에서, 물은 액추에이터 (400) 의 내부 부분으로 공급되고 (도시되지 않음) 노즐 (401d) 을 통해 방출된 공기와 함께 밀어내진다. 다른 실시형태에서 (도시되지 않음), 물은 노즐 (401d) 에 부착된 어댑터로 공급된다. 다른 실시형태에서 (도시되지 않음), 물은 노즐 (401d) 바로 옆에 공급되어 물 스프레이 (402d) 가 노즐 (401d) 을 통과하는 공기 제트에 의해 생성된다.In the embodiment shown in FIG. 4D, a
도 5a 및 도 5b 로 넘어가면, 본 발명의 실시형태에 따른 자동차들과 관련하여 사용되는 센서 세정 유닛 및 비전 센서의 다양한 패키징 구성들의 실시형태들이 도시된다. 도 5a 에 도시된 실시형태에서, 패키징 인클로저 (530) 는 액추에이터 (500a) 와, 투과 표면 (520a) 을 갖는 비전 센서 (510a) 양자 모두를 포함한다. 액추에이터 노즐 (501a) 은 인클로저 (530) 에 내장된다. 이 실시형태에서, 액추에이터 (500a) 및 비전 센서 (510a) 는 함께 작업하도록 설계되며 여기서 비전 센서 (510a) 는 내비게이션 성능이 소정의 안전 임계치 아래이고 액추에이터 (501a) 의 사용을 통한 투과 표면 (520a) 의 세정이 요구되는 때를 결정하는 그 연관된 제어들 하드웨어 및 소프트웨어를 통해 액추에이터 (500a) 에 명령한다.Turning to FIGS. 5A and 5B, embodiments of various packaging configurations of a vision sensor and a sensor cleaning unit used in connection with automobiles according to an embodiment of the present invention are shown. In the embodiment shown in FIG. 5A, the
도 5b 에 도시된 실시형태에서, 액추에이터 (500b) 및 비전 센서 (510b) 는 패키징 인클로저의 관점에서 서로 독립적이다. 이 실시형태에서, 액추에이터 어댑터 (501b) 는 투과 표면 (520b) 으로부터 입자들을 보다 효과적으로 제거하기 위해 공기 제트 (502b) 를 향하게 하도록 액추에이터 (500b) 에 부착된다.In the embodiment shown in FIG. 5B, the
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명의 실시형태들에 따른 360 도 비전 센서에 사용될 경우의 센서 세정 유닛을 예시한다. 도 6a 에 도시된 실시형태에서, 액추에이터 (603a) 는 비전 센서 (600a) 주위를 360 도 확장하는 투과 표면 (610a) 으로부터 입자들을 제거하기 위해 비전 센서 (600a) 상에 또는 하에 장착된다. 이 실시형태에서, 액추에이터 (603a) 는 비전 센서 (600a) 의 전체 둘레 주위에 공기 제트들 (601a) 을 릴리즈하기 위하여 비전 센서 (600a) 의 둘레를 따라 분포된 다중 노즐들 (602a) 로 구성된다.6A-6C illustrate a sensor cleaning unit when used in a 360 degree vision sensor according to embodiments of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 6A, the
도 6b 에 도시된 실시형태에서, 액추에이터 (603b) 는 비전 센서 (600b) 주위를 360 도 확장하는 투과 표면 (610b) 으로부터 입자들을 제거하기 위해 비전 센서 (600b) 상에 또는 하에 장착된다. 이 실시형태에서, 액추에이터 스택 (603b) 은 극성 노즐 어레이 (602b) 가 비전 센서 (600b) 의 전체 둘레 주위에 공기 제트들 (601b) 을 릴리즈하는 여러 액추에이터들을 포함한다.In the embodiment shown in FIG. 6B, the
도 6c 에 도시된 실시형태에서, 액추에이터 (603c) 는 비전 센서 (600c) 주위를 360 도 확장하는 투과 표면 (610c) 으로부터 입자들을 제거하기 위하여 전동 플레이트 (604c) 상에 또는 하에 장착된다. 이 실시형태에서, 액추에이터 (603c) 는 투과 표면 (610c) 의 둘레 주위를 회전할 때 노즐 (602c) 을 통해 공기 제트 (601c) 를 생성한다. 회전하는 플레이트 (604c) 는, 실시형태들에서, 투과 표면에 들러붙은 입자들에 의한 비전 차단에 직면하는 투과 표면 (610c) 의 둘레를 가로지른 로케이션들에 공기 제트 (601c) 를 생성하기 위한 노즐 (602c) 을 포지셔닝하기 위하여 CECU, VSECU 또는 VECU 에 의해 제어된다.In the embodiment shown in FIG. 6C, the
도 7 은 본 발명의 실시형태에 따른 이동 차량과 관련하여 사용되는 센서 세정 시스템 통합 구성들의 예시이다. 이 실시형태에서, 차량 (700) 은 자율 또는 운전자 지원 차량 중 어느 하나일 수 있다. 실시형태들에서, 차량 (700) 은, 비전 센서들 (710, 720, 730, 740, 750) (VS); 세정 전자 제어 유닛 (705) (CECU); (세정 시스템이 아닌) 차량 시스템의 부분인 차량 전자 제어 유닛 (702) (VECU) 에 센서 세정 목적들을 위한 요구된 입력을 제공하는 것을 맡게 되는 차량 전자 센서 (701) (VES) 를 구비하고 있다. 실시형태들에서, VS (710, 720, 730, 740, 750) 는 레이더, LIDAR, 또는 카메라들과 같은 가시광 스펙트럼과 같은 비전 센싱 기술들을 활용할 수 있다.7 is an illustration of sensor cleaning system integrated configurations used in connection with a mobile vehicle according to an embodiment of the present invention. In this embodiment,
실시형태들에서, VS (710, 720, 730, 740, 750) 는 전방 및 후방 범퍼, 도어들, 휠 커버들, 루프 및 후드와 같은 차량 외부 표면들에 통합된다. 대안적인 실시형태에서, VS (710, 720, 703, 740, 750) 는 차량의 하부 또는 루프 랙 상에 설치된 포드와 같은 차체 외부와는 별개의 독립형 설비들로서 설치될 수 있다. 실시형태에서, 소정의 VS 는 차량 외부 표면들에 통합되고 다른 VS 가 독립형 설비들로서 설치된다.In embodiments,
실시형태들에서, 차량 (700) 은 또한, 개별의 VS 를 세정하도록 전용된 센서 세정 유닛 (715, 725, 735, 745, 755) (SCU); 실시형태들에서, SCUS 에 명령하기 위한 CECU 요구된 입력을 제공하는, 센서, 예컨대 카메라, 강수 센서, 기류 센서 등을 포함하는 센서 세정 유닛 센서 (716) (SCUS) 를 구비하고 있다. 실시형태들에서, 차량 (700) 은 또한, 비전 센서 (721) (VSS) 및 비전 센서 전자 제어 유닛 (722) (VSECU) 을 구비하고 있다.In embodiments, the
도 7 에 도시된 센서 세정 시스템의 실시형태들은 다양한 구성들로 동작할 수 있다. 일 실시형태 ("독립 시스템 접근법") 에서, 세정 시스템의 제어 권한은 차량 (700) 또는 VS (710, 720, 730, 740, 750) 와 독립적이다. 이 경우에서, CECU (705) 는 SCUS (716) 로부터 세정을 위해 요구된 데이터를 수신한다. SCUS (716) 로부터 수신된 데이터는 투과 표면 상의 입자들에 의해 차단된 영역의 사이즈를 포함한다. CECU (705) 는 데이터를 분석하여 시작/셧오프, 전압 진폭, 액추에이션 주파수, 듀티 사이클, 및 파형 타입과 같은 커맨드들을 차량 (700) 상의 상이한 로케이션들에서의 그들 개별의 비전 센서들과 연관된 SCU들 (715, 725, 735, 745, 755) 의 어레이에 제공한다. 이 실시형태에 따르면, CECU (705) 는 SCU들의 풀 어레이, 그 어레이의 부분 또는 단일 SCU 중 어느 하나에 명령한다. 1 초과의 SCU 를 제어할 경우, CECU (705) 는 맡게 되는 VS 의 타입, 차량 주위의 로케이션, 및 VS 가 노출되는 로컬 기류 컨디션들과 같은 파라미터들에 따라 다양한 SCU들에 동시에 상이한 커맨드들을 제공한다.Embodiments of the sensor cleaning system shown in FIG. 7 can operate in a variety of configurations. In one embodiment ("Independent System Approach"), the control authority of the cleaning system is independent of
일 실시형태 ("Tier 2 접근법") 에서, SCU (715, 725, 735, 745, 755) 는 세정하는 것을 맡게 되는 VS (710, 720, 730, 740, 750) 에 의해 각각 제어된다. 각각의 SCU 는 VSS (721) 및 VSECU (722) 를 포함하는 VS 시스템을 통해 커맨드들을 수신한다. 이 실시형태에 따르면, VSS (721) 또는 VS (720) 는 VSECU (722) 에 세정을 위해 요구된 데이터를 제공한다. VSECU (722) 는 전용 SCU (725) 에 명령한다. SCU (725) 는 세정 액션을 수행하고 일단 VSS (721) 또는 VS (720) 가 VS (720) 와 연관된 요구된 비전 레벨 또는 연관된 성능이 달성되었다는 입력을 VSECU (722) 에 제공하면 중지될 수 있다.In one embodiment ("Tier 2 approach"), SCUs 715,725,735,745,755 are each controlled by VS 710,720,730,740,750, which are responsible for cleaning. Each SCU receives commands via the VS
일 실시형태 ("OEM 접근법") 에서, 세정 시스템은 VES (721) 및 VECU (702) 를 포함하는 차량 시스템에 의해 제어된다. VECU (702) 는 VES (721) 로부터 세정 요청들을 수신한다. VECU (702) 는 SCU (715, 725, 735, 745, 755) 의 어레이 또는 SCU (715, 725, 735, 745, 755) 중 하나 이상에 명령한다.In one embodiment (“OEM approach”), the cleaning system is controlled by a vehicle
SCU들의 어레이를 제어하기 위한 일 실시형태 ("Hybrid 접근법") 에서, SCU 어레이의 개개 또는 부분은 상기 논의된 접근법들 (예를 들어, 독립 시스템 접근법, Tier 2 접근법, 또는 OEM 접근법) 중 하나에 의해 제어되는 한편, 어레이의 하나 이상의 부분들은 전체 어레이가 제공된 접근법들 중 적어도 2 개에 의해 제어되도록 상기 논의된 다른 접근법들에 의해 동작된다.In one embodiment for controlling an array of SCUs (“Hybrid Approach”), an individual or part of the SCU array is subject to one of the approaches discussed above (eg, a standalone system approach, a Tier 2 approach, or an OEM approach). While controlled by, one or more portions of the array are operated by the other approaches discussed above such that the entire array is controlled by at least two of the approaches provided.
도 8 은 본 발명의 실시형태에 따른 이동 차량과 관련하여 사용되는 센서 세정 시스템의 동작의 개략적 예시이다. 이 실시형태에서, 센서 세정 시스템은 동적 차량 컨디션들에 세정 성능을 적응시킨다. 이 실시형태에서, 액적 사이즈 (840), 주행 속도 (845), 겉보기 바람 방향 속도 (850), 및 투과 표면 (800) 의 물체 검출 상태 (855) 와 같은 일련의 외부 환경, 동작, 기계적 입력들이 세정 전자 제어 유닛 (835) (CECU) 에 제공된다.8 is a schematic illustration of the operation of a sensor cleaning system used in connection with a mobile vehicle according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the sensor cleaning system adapts the cleaning performance to dynamic vehicle conditions. In this embodiment, a series of external environments, motions, and mechanical inputs such as
CECU (835) 는 짧은 상승 및 긴 하강을 갖는 소정의 주파수의 사다리꼴 파형 (810), 저 주파수의 사인 파형 (820), 및 고 주파수의 사인 파형 (830) 과 같은 입력을 제공하고, 또한 비전 센서 성능을 위한 상이한 중요성의 투과 표면 (804, 805, 806) 을 가로지른 다양한 장소들에 로케이트되는 상이한 치수들, 콘택 각도, 및 밀도의 액적들과 같은 입자들 (801, 802, 또는 803) 을 제거하도록 하나 이상의 센서 세정 유닛 액추에이터들 (815) 을 제어하기 위하여 변조 주파수 및 듀티 사이클과 같은 추가적인 신호 컨디셔닝 파라미터들을 포함할 수 있다.
세정 성능이 액추에이션 주파수 및 파형과 같은 액추에이션 파라미터들의 함수인 것이 밝혀졌다. 따라서, 제어 시스템이 소정의 사이즈의 입자들을 센싱할 때의 실시형태에서, 그 후 그 시스템은 짧은 상승 및 하강을 갖는 사다리꼴 파형을 위한 명령들을 송신한다. 파형의 형상 - 전압 없음으로부터 피크 전압으로의 갑작스런 증가 - 은 액추에이터에 의해 이슈된 갑작스런 공기 제트로 변환한다. 공기 제트가 매우 짧은 시간 주기에 고속으로 투과 표면에 부딪히는 경우, 공기 제트에 의해 부딪힌 영역 부근에 로케이트된 액적들은 평형을 벗어나 여기되고 이웃하는 액적들과 합체하여 더 큰 습윤 영역들을 형성한다.It has been found that the cleaning performance is a function of actuation parameters such as actuation frequency and waveform. Thus, in an embodiment when the control system senses particles of a given size, then the system sends commands for a trapezoidal waveform with a short rise and fall. The shape of the waveform-a sudden increase from no voltage to a peak voltage-converts into a sudden jet of air issued by the actuator. When the air jet hits the permeable surface at high speed in a very short period of time, the droplets located near the area hit by the air jet are excited out of equilibrium and coalesce with neighboring droplets to form larger wet areas.
공기 제트는 훨씬 더 작은 액적들에 비해 더 긴 거리 동안 투과 표면을 가로질러 이들 합체된 습윤 영역들을 수송하는데 있어서 더 효과적이라는 것이 밝혀졌다. 순수 사인 파와 같은 동일한 파형의 상이한 액추에이션 주파수들이 투과 표면을 가로질러 더 나은 상이한 액적 사이즈들을 수송하는 것이 또한 밝혀졌다. 바람직한 실시형태에서, 사전 설계된 신호들이 사용된다. 이들 사전 설계된 신호들은 소정의 시나리오를 위해 커스텀화될 주파수 범위의 특정 주파수에서의 파형들의 시퀀스를 포함하도록 구성된다. 예를 들어, 사전 설계된 신호는 액추에이터에 의해 소비된 전력을 감소시키면서 투과 표면을 가로질러 액적들을 수송하기 위하여 액적들을 분리 및 합체하기 위한 다수의 사다리꼴 파들에 의해 시작하고, 이어서 저 주파수 사인 파 사이클들이 후속될 수도 있다. 일단 액적들이 표면으로부터 제거되면, 신호는 유지 모드로서 25% 의 듀티 사이클을 갖는 펄스 폭 변조로 변경될 수도 있는데, 이는 입자들을 완전히 제거하지 않지만 그들의 축적을 지연시키는 저 전력 소비 공기 제트를 의미한다.It has been found that the air jet is more effective in transporting these coalesced wet areas across the permeable surface for longer distances compared to much smaller droplets. It has also been found that different actuation frequencies of the same waveform, such as a pure sine wave, carry better different droplet sizes across the transmissive surface. In a preferred embodiment, pre-designed signals are used. These pre-designed signals are configured to contain a sequence of waveforms at a specific frequency in a frequency range to be customized for a given scenario. For example, a pre-designed signal is initiated by a number of trapezoidal waves to separate and coalesce the droplets to transport the droplets across the transmission surface while reducing the power consumed by the actuator, followed by low frequency sine wave cycles. It may be followed. Once the droplets are removed from the surface, the signal may be changed to pulse width modulation with a duty cycle of 25% as a hold mode, meaning a low power consumption air jet that does not completely remove particles but delays their accumulation.
표 1 은 세정 사이클을 적용할 때의 투과 표면 상에서 보이는 것을 예시하는 실험 데이터를 제시한다. Y 축은 투과 표면의 방해 레벨 평가를 나타낸다. 다시 말해서, 세정 시스템은 얼마나 많은 투과 표면이 물방울들에 의해 차단되는지를 (그 센서를 통해) 레코딩한다. X 축은 시간이다. 왼쪽에서 오른쪽으로 시작하여, 물방울들이 표면에 착지할 때까지 투과 표면 상에는 방해물이 없다. 일단 액추에이터가 적용되면, 방해 레벨은 떨어지는데, 액추에이터가 액적들의 일부를 제거하고 있고 표면의 부분들을 세정함을 의미한다. 곡선들은 투과 표면 상의 액적들이 상이한 사이즈인 경우들을 나타낸다. 표 1 에 의해 예시된 바와 같이, 액추에이터는 상이한 사이즈들의 액적들에 대해 상이한 영향을 미친다.Table 1 presents experimental data illustrating what is seen on the permeable surface when applying a cleaning cycle. The Y axis represents the evaluation of the disturbance level of the transmission surface. In other words, the cleaning system records (via its sensor) how many permeable surfaces are blocked by water droplets. The X axis is time. Starting from left to right, there is no obstruction on the transmissive surface until the water droplets land on the surface. Once the actuator is applied, the level of disturbance drops, meaning the actuator is removing some of the droplets and cleaning parts of the surface. The curves represent cases where the droplets on the transmission surface are of different sizes. As illustrated by Table 1, the actuator has different effects for droplets of different sizes.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e 및 도 9f 는 본 발명의 실시형태들에 따른 액추에이터를 사용한 물 액적 사이즈와 액추에이션 주파수 사이의 의존성을 예시한다. 도 9a, 도 9b 및 도 9c 는 투과 표면으로부터 각각 4 mm, 0.1 mm, 0.01 mm 직경들의 물방울들을 제거하는 고 주파수 (1040 Hz) 액추에이터를 예시한다. 도 9d, 도 9e 및 도 9f 는 투과 표면으로부터 각각 4 mm, 0.1 mm, 0.01 mm 직경들의 물방울들을 제거하는 저 주파수 (360 Hz) 액추에이터를 예시한다.9A, 9B, 9C, 9D, 9E and 9F illustrate the dependence between the actuation frequency and the water droplet size using an actuator according to embodiments of the present invention. 9A, 9B and 9C illustrate a high frequency (1040 Hz) actuator that removes water droplets of 4 mm, 0.1 mm and 0.01 mm diameters, respectively, from the transmissive surface. 9D, 9E and 9F illustrate a low frequency (360 Hz) actuator that removes water droplets of 4 mm, 0.1 mm and 0.01 mm diameters, respectively, from the transmissive surface.
도 9a 내지 도 9f 에서 알 수 있는 바와 같이, 고 주파수 액추에이터는 더 높은 속도를 갖지만, 액추에이션 주파수는 상이한 사이즈들의 액적들을 제거하는데 더 큰 영향을 미친다. 따라서, 고 주파수 액추에이터는 큰 액적들을 제거하는데 있어서 매우 효과적이고 더 작은 액적들의 경우에는 덜 효과적인 한편, 저 주파수 액추에이터는 반대로 작용한다. 따라서, 실시형태들에서, 고 주파수는 액추에이터가 더 큰 사이즈 (예를 들어, 약 4 mm) 의 액적들을 제거하는데 사용되는 한편 저 주파수는 더 작은 사이즈 (예를 들어, 약 0.01 mm) 의 액적들을 제거하는데 사용된다. 실시형태들에서, 중간 주파수들은 중간 사이즈 (예를 들어, 약 0.01 mm 내지 약 4 mm) 의 액적들을 제거하도록 선택된다.As can be seen in FIGS. 9A-9F, the high frequency actuator has a higher speed, but the actuation frequency has a greater effect on removing droplets of different sizes. Thus, the high frequency actuator is very effective in removing large droplets and less effective in the case of smaller droplets, while the low frequency actuator acts in reverse. Thus, in embodiments, a high frequency is used for the actuator to remove droplets of a larger size (e.g., about 4 mm) while a low frequency is used to remove droplets of a smaller size (e.g., about 0.01 mm). It is used to remove. In embodiments, the intermediate frequencies are selected to remove droplets of medium size (eg, from about 0.01 mm to about 4 mm).
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d 및 도 10e 는 본 발명의 실시형태들에 따른 액추에이터를 사용한 공기 제트들과 다양한 직경들의 물방울들 사이의 상호작용을 예시한다. 구체적으로, 도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d, 및 도 10e 는 투과 표면을 커버하는 4 mm 액적들과 공기 제트 사이의 상호작용을 예시한다. 공기 제트의 초기 영향은 인근의 액적들이 그들 부근의 다른 액적들과 합체하게 한다.10A, 10B, 10C, 10D and 10E illustrate the interaction between air jets and water droplets of various diameters using an actuator according to embodiments of the present invention. Specifically, FIGS. 10A, 10B, 10C, 10D, and 10E illustrate the interaction between the air jet and 4 mm droplets covering the permeable surface. The initial effect of the air jet causes nearby droplets to coalesce with other droplets in their vicinity.
또한, 도 10 에 예시된 바와 같이, 특정 파형들을 사용하면, 공기 제트가 초기에 광학 표면에 부딪치는 곳에서 합체를 생성한다. 도 10a 내지 도 10e 는 짧은 시간량에 걸친 액추에이션을 예시한다. 도 10a 는 0.7 초의 액추에이션을 갖는 투과 표면을 도시한다. 도 10b 는 0.95 초의 액추에이션을 갖는 투과 표면을 도시한다. 도 10c 는 1.24 초의 액추에이션을 갖는 투과 표면을 도시한다. 도 10d 는 1.4 초의 액추에이션을 갖는 투과 표면을 도시한다. 도 10e 는 4.51 초의 액추에이션을 갖는 투과 표면을 도시한다. 도 10e 에서 알 수 있는 바와 같이, 4.51 초 후에, 액적들은 합체하였고 표면을 세정했다.Further, as illustrated in FIG. 10, using certain waveforms, the coalescence is created where the jet of air initially strikes the optical surface. 10A-10E illustrate actuation over a short amount of time. 10A shows a transmission surface with an actuation of 0.7 seconds. 10B shows the transmissive surface with an actuation of 0.95 seconds. 10C shows the transmissive surface with an actuation of 1.24 seconds. 10D shows the transmission surface with an actuation of 1.4 seconds. 10E shows the transmissive surface with an actuation of 4.51 seconds. As can be seen in Figure 10e, after 4.51 seconds, the droplets coalesced and the surface was cleaned.
도 11 은 광발전 패널 (1100) 과 함께 사용되는 합성 제트 액추에이터들을 사용하는 센서 세정 유닛을 예시한다. 실시형태들에서, 액추에이터들 (1110) 은 광발전 태양광 패널 (1100) 의 주변 에지에 장착된다. 일 실시형태에서, 세정 전자 제어 유닛 (도시되지 않음) 은 광발전 패널들 (1100) 의 표면 (1111) 의 방해를 표시하는 전기 생성 효율 데이터를 수신하도록 구성된다. 방해 레벨이 소정의 임계치에 도달하는 경우, 액추에이터들 (1110) 이 개시되어 광발전 패널 (1100) 의 표면 (1111) 을 가로질러 향하게 되는 제트 (1115) 를 생성하여 표면 (1111) 으로부터 먼지, 꽃가루 등과 같은 방해물을 세정한다.11 illustrates a sensor cleaning unit using synthetic jet actuators used with
Claims (18)
차량에 장착되고, 상기 차량 비전 센서로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛;
상기 차량에 장착되고, 상기 차량에 근접한 환경 센서 데이터를 캡처하도록 구성된 적어도 하나의 환경 센서를 갖는 센서 세정 유닛 센서;
상기 센서 세정 유닛 센서로부터 상기 환경 센서 데이터를 수신하고 수신된 상기 환경 데이터에 기초하여, 상기 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 포함하는, 시스템.As a system for cleaning the surface of a vehicle vision sensor,
A sensor cleaning unit mounted on a vehicle and having at least one actuator configured to direct a fluid jet to the vehicle vision sensor;
A sensor cleaning unit sensor mounted on the vehicle and having at least one environmental sensor configured to capture environmental sensor data in proximity to the vehicle;
A cleaning electronic control configured to receive the environmental sensor data from the sensor cleaning unit sensor and, based on the received environmental data, determine at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of the sensor cleaning unit A system comprising a unit.
상기 환경 센서는 겉보기 풍속 및 풍향을 결정하도록 구성된 기류 센서 또는 강수 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.The method of claim 1,
Wherein the environmental sensor comprises at least one of an airflow sensor or a precipitation sensor configured to determine an apparent wind speed and wind direction.
상기 강수 센서는 강수 이벤트 동안 빗방울 사이즈들의 직경을 결정하도록 구성되는, 시스템.The method of claim 2,
Wherein the precipitation sensor is configured to determine a diameter of raindrop sizes during a precipitation event.
상기 세정 제어 유닛은 0.01 mm 의 빗방울 직경 사이즈들에 대한 360 Hz 내지 4 mm 의 빗방울 직경 사이즈들에 대한 1040 Hz 의 범위의 구동 주파수를 설정하는, 시스템.The method of claim 3,
Wherein the cleaning control unit sets a driving frequency in the range of 360 Hz for raindrop diameter sizes of 0.01 mm to 1040 Hz for raindrop diameter sizes of 4 mm.
상기 액추에이터는 펄스 파 변조를 사용하여 동작하는, 시스템.The method of claim 4,
Wherein the actuator operates using pulse wave modulation.
상기 센서 세정 유닛에 연결된 수원 (water source) 을 더 포함하고,
상기 세정 전자 제어 유닛은 수신된 상기 환경 데이터에 기초하여, 상기 센서 세정 유닛의 상기 액추에이터에 사용하기 위한 상기 수원으로부터의 물 또는 외기 중 하나를 사용하기로 선택하도록 추가로 구성되는, 시스템.The method of claim 5,
Further comprising a water source (water source) connected to the sensor cleaning unit,
The cleaning electronic control unit is further configured to select, based on the received environmental data, to select to use either water or outside air from the water source for use in the actuator of the sensor cleaning unit.
차량에 장착되고, 상기 차량 비전 센서로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛을 포함하는, 시스템.As a system for cleaning the surface of a vehicle vision sensor,
And a sensor cleaning unit mounted on a vehicle and having at least one actuator configured to direct a jet of fluid to the vehicle vision sensor.
상기 차량 비전 센서의 투과 표면을 통한 투과 신호의 방해의 양을 표시하는 비전 센서 투과 표면 방해 레벨 데이터를 상기 차량 비전 센서로부터 수신하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 더 포함하고,
상기 세정 전자 제어 유닛은, 상기 투과 신호의 상기 방해의 양이 미리결정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하는, 시스템.The method of claim 6,
A cleaning electronic control unit configured to receive from the vehicle vision sensor vision sensor transmission surface interference level data indicating an amount of interference of the transmission signal through the transmission surface of the vehicle vision sensor,
Wherein the cleaning electronic control unit determines at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of the sensor cleaning unit when the amount of the disturbance of the transmitted signal exceeds a predetermined threshold. .
차량에 장착된 센서 세정 유닛 센서로부터 상기 차량에 근접한 환경 센서 데이터를 캡처하는 단계;
세정 전자 제어 유닛에 의해, 상기 차량에 장착된 센서 세정 유닛의 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하는 단계,
상기 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위해 상기 센서 세정 유닛의 상기 적어도 하나의 액추에이터에 의해 유체 제트를 생성하는 단계를 포함하는, 차량 비전 센서의 표면을 세정하기 위한 방법.As a method for cleaning the surface of a vehicle vision sensor,
Capturing environmental sensor data close to the vehicle from a sensor cleaning unit sensor mounted on the vehicle;
Determining, by the cleaning electronic control unit, at least one of a driving frequency and a driving amplitude for controlling at least one actuator of a sensor cleaning unit mounted on the vehicle,
Generating a fluid jet by the at least one actuator of the sensor cleaning unit to clean the surface of the vehicle vision sensor.
상기 광발전 태양광 패널의 주변 에지에 장착되고, 상기 광발전 태양광 패널로 유체 제트를 향하게 하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 갖는 센서 세정 유닛;
상기 광발전 태양광 패널과, 또는 세정 시스템과 연관된 에너지 저장 측정 디바이스와 연관된 제어 유닛으로부터 광발전 패널들의 방해를 표시하는 전기 생성 효율 데이터를 수신하도록 구성된 세정 전자 제어 유닛을 포함하고,
상기 세정 전자 제어 유닛은, 생성 효율의 양이 미리결정된 임계치 아래로 내려가는 경우, 상기 센서 세정 유닛의 상기 적어도 하나의 액추에이터를 제어하기 위한 구동 주파수 및 구동 진폭 중 적어도 하나를 결정하는, 시스템.As a system for cleaning the surface of photovoltaic panels,
A sensor cleaning unit mounted on a peripheral edge of the photovoltaic solar panel and having at least one actuator configured to direct a jet of fluid to the photovoltaic solar panel;
A cleaning electronic control unit configured to receive electricity generation efficiency data indicative of disturbance of the photovoltaic panels from the photovoltaic solar panel and a control unit associated with an energy storage measurement device associated with the cleaning system,
Wherein the cleaning electronic control unit determines at least one of a drive frequency and a drive amplitude for controlling the at least one actuator of the sensor cleaning unit when the amount of production efficiency falls below a predetermined threshold.
상기 액추에이터는 상기 유체 제트의 온도를 제어하기 위하여 적어도 하나의 가열 엘리먼트를 포함하는, 시스템.The method of claim 1,
Wherein the actuator includes at least one heating element to control the temperature of the fluid jet.
상기 액추에이터는 배수시설 (drainage) 및 사용되지 않을 때 상기 액추에이터에 오염물들이 들어가는 것을 방지하기 위해 노즐을 개방 또는 차단하기 위한 전기 제어식 노즐 커버를 포함하는, 시스템.The method of claim 1,
Wherein the actuator comprises a drainage and an electrically controlled nozzle cover for opening or shutting off the nozzle to prevent contaminants from entering the actuator when not in use.
상기 액추에이터에는, 상기 유체 제트와 결합될 경우, 물 스프레이를 생성하는 물이 공급되는, 시스템.The method of claim 1,
The system, wherein the actuator is supplied with water that, when combined with the fluid jet, creates a water spray.
상기 액추에이터는 차량 장착 비전 센서 주위를 360 도 감싸는 투과 표면으로부터 입자들을 제거하기 위하여 전동 플레이트 상에 또는 하에 장착되고 또한
상기 액추에이터는 투과 표면의 둘레 주위를 회전할 때 유체 제트를 생성하고;
회전하는 상기 플레이트는 상기 투과 표면에 들러붙은 입자들에 의한 비전 차단에 직면하는 상기 투과 표면의 둘레를 가로지른 로케이션들에 상기 유체 제트를 포지셔닝하기 위하여 상기 비전 센서, 세정 시스템 또는 차량 시스템 중 하나 이상과 연관된 전자 제어 유닛에 의해 제어되는, 시스템.The method of claim 1,
The actuator is mounted on or under a motorized plate to remove particles from the transmissive surface surrounding the vehicle-mounted vision sensor 360 degrees.
The actuator creates a jet of fluid as it rotates around the perimeter of the permeable surface;
The rotating plate includes at least one of the vision sensor, cleaning system or vehicle system to position the fluid jet at locations across the perimeter of the transmissive surface facing vision blockage by particles adhering to the transmissive surface Controlled by an electronic control unit associated with the system.
상기 액추에이터는 비전 센서와 통합되고 상기 유체 제트는 공기역학, 광학, 환경 또는 다른 목적을 위해 비전 센서를 커버하기 위해 곡면으로서 형상화되는 투과 표면을 통해 채널링되는, 시스템.The method of claim 1,
The actuator is integrated with a vision sensor and the fluid jet is channeled through a transmissive surface shaped as a curved surface to cover the vision sensor for aerodynamic, optical, environmental or other purposes.
상기 센서 세정 유닛은 2 개의 유체 제트 노즐들을 더 포함하고,
하나의 물 노즐이 물의 릴리즈를 위해 상기 2 개의 유체 제트 노즐들 사이에 로케이트되어, 상기 유체 제트 노즐들로부터 분배된 상기 유체 제트들이 상기 물 노즐로부터의 물과 결합되어 물 스프레이를 생성하도록 구성되는, 시스템.The method of claim 1,
The sensor cleaning unit further comprises two fluid jet nozzles,
One water nozzle is located between the two fluid jet nozzles for release of water, so that the fluid jets dispensed from the fluid jet nozzles are configured to combine with water from the water nozzle to create a water spray. , system.
상기 2 개의 유체 제트들은 각각 상이한 전압 진폭으로 동작되어 각각의 공기 제트가 교번 방식으로 상이한 시간에 최대 진폭에 도달하는, 시스템.The method of claim 16,
Wherein the two fluid jets are each operated with a different voltage amplitude so that each air jet reaches its maximum amplitude at a different time in an alternating manner.
물이 상기 물 노즐을 통해 릴리즈되는 플로우 레이트는 측방향 모션을 갖는 물 스프레이를 생성하기 위하여 상기 2 개의 유체 제트들의 피크 전압 진폭과 동기화되는, 시스템.The method of claim 17,
The flow rate at which water is released through the water nozzle is synchronized with the peak voltage amplitude of the two fluid jets to create a water spray with lateral motion.
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